专利名称 ---【 一种三维TBM护盾外表面围岩荷载识别方法 】

基本信息
申请号
CN201811243507.4
申请日
20181024
公开(公告)号
CN109387385B
公开(公告)日
20190226
申请(专利权)人
中国科学院武汉岩土力学研究所
申请人地址
430071 湖北省武汉市武昌区八一路小洪山中区
发明人
刘鹤;刘泉声;唐旭海;刘滨;黄兴;罗慈友;桑昊旻; 专利类型 发明专利
摘要
本发明公开了一种三维TBM护盾外表面围岩荷载识别方法,涉及深埋隧道护盾式TBM高效掘进和安全控制的技术领域。本方法是:①在TBM护盾内表面预设测点安装应变监测传感器;②获得测点应变实测数据εm;③建立TBM护盾有限元计算模型;④通过护盾外表面分区得到荷载识别参数;⑤通过牛顿迭代和Moore‑Penrose广义逆求解得到护盾外表面围岩荷载;⑥对荷载积分得到护盾外表面摩阻力。本发明的计算精度高,可视化效果好,适合于现场TBM护盾外表面荷载的识别,能够为开挖隧道安全施工、卡机预警和事故处理提供指导。
主权项
1.一种三维TBM护盾表面围岩荷载识别方法,其特征在于包括以下步骤:①在TBM护盾内表面预设测点安装应变监测传感器(101)所述的预设测点数目应尽量多且均匀分布,避开护盾内部移动机械构件作用区域;所述的应变监测传感器采用表面应变计或者光纤应变传感器,传感器在每个测点分别沿护盾内表面轴向和环向布置,也可以沿单个方向布置,同时需要对传感器施加保护措施;②获得测点应变实测数据εm(102)所述的实测应变数据利用现有的应变数据采集仪获取,以便实现长期工作,现场需将采集仪进行防水密封处理,并配备UPS不间断电源;③建立TBM护盾有限元计算模型(103)所述的有限元计算模型通过有限元建模程序或者软件生成,应考虑护盾实际结构及其内部与盾体相连的部件,包括焊接在护盾上的圈梁和支撑,模型采用实体单元网格划分,模型尺寸和材料属性与实际一致;④通过护盾外表面分区得到荷载识别参数(104)所述的护盾外表面分区采用多边形进行分区,各多边形区域的节点值作为荷载识别参数PI,记录荷载识别参数个数d,任意区域内部的荷载通过该区域节点值线性插值或者非线性插值得到,具体插值形式视分区方式而定;⑤通过牛顿迭代和Moore-Penrose广义逆求解得到护盾外表面围岩荷载(105)所述的牛顿迭代和Moore-Penrose广义逆求解流程如下:A、给定荷载识别参数P 0I初始值PI ,收敛精度δ,采用有限元计算软件进行正分析,得到测点应变的计算值εc;B、得到系统目标方程:r(PI)=εm-εc (1);C、根据牛顿迭代公式,对于第k次迭代:-(Jk(P k))·ΔP k=rkI I (P kI ) (2);式中,J为雅可比矩阵,即系统目标方程的一阶偏导数矩阵,具有如下形式:式中,w为测点的个数,ej(j=1,2…d)表示第j个元素为1的单位向量, 为摄动量;D、引入Moore-Penrose广义逆对方程(2)进行求解,采用下式求解:当w

 

IPC信息
IPC主分类号
G01M99/00

 

法律状态信息
法律状态公告日
20190226
法律状态
公开 法律状态信息
CN201811243507 20190226 公开 公开
法律状态公告日
20190322
法律状态
实质审查的生效 法律状态信息
CN201811243507 20190322 实质审查的生效 实质审查的生效IPC(主分类):G01M 99/00
法律状态公告日
20190903
法律状态
授权 法律状态信息
CN201811243507 20190903 授权 授权

 

代理信息
代理机构名称
武汉宇晨专利事务所 42001
代理人姓名
黄瑞棠


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