复杂地层盾构掘进速率和刀盘扭矩预测模型及其地层适应性研究

张志奇， 李 彤， 韩爱民， 苏 明， 黄新强

(1. 中交隧道工程局有限公司， 北京 100088； 2. 南京工业大学岩土工程研究所， 江苏 南京 210000；3. 江苏省岩土工程公司， 江苏 南京 210000)

复杂地层盾构掘进速率和刀盘扭矩预测模型及其地层适应性研究

张志奇1， 李 彤2,3,*， 韩爱民2， 苏 明1， 黄新强3

(1. 中交隧道工程局有限公司， 北京 100088； 2. 南京工业大学岩土工程研究所， 江苏 南京 210000；3. 江苏省岩土工程公司， 江苏 南京 210000)

以复杂地层地质分段为基础，统计不同地质分段的盾构掘进参数，开展针对盾构掘进速率与刀盘扭矩的多元回归分析，得到适用于复杂地层的掘进参数回归模型，并分析回归模型系数与全断面等效岩体基本质量指标间的相关性。研究表明： 全断面等效岩体基本质量指标考虑了复杂地层中不同区段掌子面内各地层面积占比差异，可作为地质分段标准； 掘进速率与刀盘扭矩的回归预测值与实测值间相对误差较小，回归模型对均质地层及复合地层均有较好的拟合精度； 围岩等级提高时，掘进速率、刀盘扭矩回归模型系数具有明显的分段变化特征。其量化结论可用于定量预测不同地层盾构掘进参数，以提高盾构施工效率。

盾构； 复杂地层； 掘进参数； 回归模型； 地层适应性

0 引言

盾构掘进过程中，掘进速率决定着工期，是进度计划与全工期成本控制的关键。刀盘扭矩表征滚刀破岩时所受的冲击荷载，可通过分析其摩擦比例因数波动程度推测刀具工作状态与磨损情况[1]，是合理提高刀具破岩效率、减少开舱检查及换刀所需时间的重要控制指标。……