《超大斷面盾構推進電液控制系統低圍岩擾動調控方法》是依託大連理工大學,由王林濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超大斷面盾構推進電液控制系統低圍岩擾動調控方法
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王林濤
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
降低掘進過程中盾構對圍岩的擾動是防止地表變形、塌陷的關鍵。前期研究發現，超大斷面盾構掘進過程中存在嚴重的圍岩擾動問題，包括盾構姿態調整對圍岩擠壓引起的“調姿擾動”和電液系統工作參數快速切換引起的“變參擾動”。上述問題是制約超大斷面盾構安全掘進的瓶頸。.本項目針對上述問題，一方面分析掘進過程中盾構與圍岩相互作用的力學行為，建立圍岩對盾構的多維載荷模型，揭示斷面異類圍岩對盾構姿態、軌跡的影響規律，在此基礎上對推進電液系統驅動力進行預先調控，實現干擾補償，降低“調姿擾動”；另一方面，建立大功率推進電液系統多維度耦合分析模型，研究系統控制閥特徵參數快速切換引起的系統壓力衝擊對掘進界面的影響，提出推進電液系統控制閥特徵參數切換規律最佳化方法，實現控制參數低圍岩擾動切換，降低“變參擾動”；基於上述工作，形成超大斷面盾構推進電液系統低圍岩擾動調控方法。預期成果對提高超大斷面隧道施工的安全性具有積極意義。
結題摘要
項目針對超大斷面盾構尺寸、自重和電液系統功率的增加，引起盾構掘進姿態改變和電液系統控制參數調整過程中圍岩擾動過大的問題，從掘進載荷建模、推進電液系統擾動分析與參數最佳化、複雜地質條件下盾構推進電液系統控制方法三個方面，研究了超大斷面盾構推進電液系統低圍岩擾動調控方法。分析了掘進過程中盾構與圍岩相互作用的力學行為，研究了圍岩地質參數、掘進裝備動力參數、位姿參數對掘進載荷的影響規律，綜合考慮掘進載荷的多種影響因素及其不確定性，提出了數據驅動的掘進載荷建模方法，實現了盾構在非均勻地層中掘進載荷的預測和分析，並結合施工實例，對載荷模型的有效性進行了驗證；運用CFD數值模擬方法以及代理模型技術，分析了液壓系統控制閥特徵參數切換過程中系統壓力與流量瞬變特性，以減小壓力擾動幅值為最佳化目標，利用正交實驗設計方法篩選主要影響參數作為設計變數，運用最優拉丁超立方法構建採樣空間和代理模型，採用模擬退火算法求解模型全局最優解，獲取了具有最小系統擾動特徵的推進電液系統參數組合；針對盾構位姿調整運動特性及地層對盾構約束載荷特性進行了分析，建立了盾構位姿調整過程的動力學方程，在圍岩載荷信息前饋、推進電液系統參數調整規律最佳化基礎上，提出了具有低圍岩擾動特徵的超大斷面盾構推進電液系統調控方法，並通過模擬實驗對所提出的盾構推進電液系統調控方法的效果進行了驗證。通過項目的實施，目前已發表論文7篇，其中SCI論文5篇（JCR Q1 3篇，JCR Q2 2篇），EI論文2篇，授權發明專利7項，受理髮明專利2項，獲得2018年遼寧省自然科學學術成果獎二等獎1項，國際會議最佳論文獎（Best Paper Award）1項。
