【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及豎井施工，具體涉及一種豎井tbm掘進參數確定方法及系統。
技術介紹
1、為提供施工工作面或作為運營期通風及防災救援通道，大埋深長大交通隧道施工時需要設置豎井。由于埋深大，豎井通常深度大，有時可達千米以上，常規的鉆爆開挖施工不僅工作效率低，而且施工安全隱患多、風險大。采用豎井tbm(tunnel?boring?machine，隧道掘進機)機械施工方法，可以實現掘進、巖渣裝運、洞壁支護等一次開挖成洞，與鉆爆開挖等傳統方法相比，具有安全、快速、高效、對環境干擾小和不受氣候影響等優點。隨著我國交通基礎設施不斷向西部艱險山區發展，將會出現大量千米級豎井工程，豎井tbm作為掘進設備也會隨之大面積推廣使用。
2、然而，目前對于復雜地質條件下千米級豎井tbm施工掘進參數與圍巖適應性的研究鮮有涉及，tbm施工掘進參數主要依靠個人經驗決定，受操作人員的個人水平影響，極易造成工程事故。tbm施工目前亟需提出一種有效確定tbm掘進參數的方法，指導tbm施工和設計人員以合理有效的掘進參數進行施工，從而有效控制工程建設風險，提高施工水平。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種豎井tbm掘進參數確定方法及系統，以解決目前依靠個人經驗確定豎井tbm掘進參數存在的易造成工程事故的問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案為：
3、豎井tbm掘進參數確定方法，所述方法包括：
4、獲取豎井圍巖參數的統計特征值；
5、獲取豎井
6、建立豎井tbm施工數值仿真模型，對模型進行網格劃分，并將豎井圍巖參數的統計特征值賦予模型；
7、在模型中設置力學模擬；
8、設置豎井tbm掘進參數，基于掘進破巖有效性判斷準則判斷豎井tbm掘進的破巖有效性；
9、判斷結果若為無效，則在豎井tbm設備參數范圍內重新設置豎井tbm掘進參數；
10、根據tbm掘進的破巖有效結果，給出對應的豎井tbm掘進參數范圍。
11、進一步地，豎井圍巖參數包括圍巖土體的重度、內摩擦角、黏聚力、變形模量、泊松比；
12、統計特征值包括概率分布類型、均值、方差。
13、進一步地，豎井tbm設備參數包括刀盤直徑、刀盤重量、刀具數量、刀盤轉速、刀盤扭矩、撐靴撐力、撐靴與圍巖摩擦系數、刀具推力、額定支撐力。
14、進一步地，建立豎井tbm施工數值仿真模型，對模型進行網格劃分，并將豎井圍巖參數的統計特征值賦予模型，包括：
15、建立豎井tbm施工數值仿真模型；
16、選用drucker-prager準則作為豎井圍巖材料的本構模型，進行模型的網格劃分；
17、將豎井圍巖參數的統計特征值賦予豎井圍巖數值單元。
18、進一步地，在模型中設置力學模擬，包括：
19、利用法向集中力模擬刀具推力；
20、利用切向集中力模擬刀盤扭矩；
21、利用面力模擬撐靴撐力。
22、進一步地，設置豎井tbm掘進參數，基于掘進破巖有效性判斷準則判斷豎井tbm掘進的破巖有效性，包括：
23、確定豎井tbm掘進破巖有效性判斷準則，即刀盤上所有刀具所接觸圍巖形成塑性區并連接成面，而撐靴處圍巖仍處于彈性受力狀態；
24、設置豎井tbm掘進參數的初始值，根據豎井tbm掘進破巖有效性判斷準則，判斷豎井tbm掘進的破巖有效性。
25、進一步地，判斷結果若為無效，則在豎井tbm設備參數范圍內重新設置豎井tbm掘進參數，包括：
26、若豎井tbm掘進參數的初始值，不符合豎井tbm掘進破巖有效性判斷準則，則判斷結果為無效；
27、在豎井tbm設備參數范圍內重新設置豎井tbm掘進參數，直至判斷結果為有效。
28、另一方面，提供豎井tbm掘進參數確定系統，所述系統用于實施所述的方法，包括：
29、第一獲取模塊，用于獲取豎井圍巖參數的統計特征值；
30、第二獲取模塊，用于獲取豎井tbm設備參數范圍；
31、模型建立模塊，用于建立豎井tbm施工數值仿真模型，對模型進行網格劃分，并將豎井圍巖參數的統計特征值賦予模型；
32、模擬設置模塊，用于在模型中設置力學模擬；
33、有效性判斷模塊，用于設置豎井tbm掘進參數，基于模型判斷豎井tbm掘進的破巖有效性；
34、重置模塊，用于在判斷結果若為無效時，在豎井tbm設備參數范圍內重新設置豎井tbm掘進參數；
35、輸出模塊，用于根據tbm掘進的破巖有效結果，給出對應的豎井tbm掘進參數范圍。
36、與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下：
37、本專利技術提供的豎井tbm掘進參數確定方法，通過數值模擬在開挖前對施工過程進行仿真，從而準確預測tbm掘進參數，為現場施工提供參考，可大幅度減小施工不確定性，提高施工效率和安全性，并有助于提高圍巖和支護結構的穩定性和承載性，避免不合理的操作造成設備、工期損失，有效減少工程事故的發生。
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1.豎井TBM掘進參數確定方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：
8.豎井TBM掘進參數確定系統，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.豎井tbm掘進參數確定方法，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：吉艷雷，李國良，王飛，杜孔澤，魏軍政，付崔偉，
申請(專利權)人：中鐵第一勘察設計院集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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