(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210841341.6 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 中国建筑第二工程局有限公司 地址 100070 北京市丰台区汽车博物馆东 路6号院E座 (72)发明人 雷海波　管晓明　安建永　金昕　 张静涛　杨宁　姜会浩　刘泽亮　 陈志文　赵文科　杨晓东　程霖　 陈峥　和晓楠　 (74)专利代理 机构 北京中建联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11004 专利代理师 田世瑢　唐晓丽 (51)Int.Cl. E21D 9/093(2006.01) E21D 9/087(2006.01)G06F 16/23(2019.01) G06F 16/245(2019.01) (54)发明名称 一种不同复合比复合地层盾构掘进参数预 测方法及系统 (57)摘要 本发明涉及盾构施工技术领域， 提供一种不 同复合比复合地层盾构掘进参数预测方法及系 统， 所述方法包括以下步骤： 对待进行盾构掘进 区间的地质剖面图进行分析， 收集并处理相似复 合地层的盾构掘进数据， 得到复合地层的盾构掘 进参数数据库； 对盾构掘进区间的盾构掘进参数 进行监测， 采用地表监测的方法对盾构掘进参数 进行筛选， 得到正常的盾构掘进参数， 对数据库 进行补充； 通过盾构不断开挖不断地为数据库提 供新的数据， 数据库得到补充更新； 运用数据库 中的盾构掘进 参数得到T、 F、 T、 F与复合比ξ的拟 合关系式， 通过拟合关系式， 对待开挖的复合地 层的盾构掘进参数设定提供指导。 本发明的盾构 掘进数据可以不断地更新， 使得拟合公式不断更 新优化， 结果更加精确。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115110962 A 2022.09.27 CN 115110962 A 1.一种不同复合比复合 地层盾构掘进参数 预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 选择待进行盾构掘进施工的复合地层区间， 对所述复合地层区间的纵向地质剖面 图进行地层剖面分析； S2、 收集与所述复合地层区间相似的复合地层的盾构开挖掘进数据， 并对所述盾构开 挖掘进数据进行二次处 理， 得到复合 地层盾构掘进参数 数据库； 所述对所述盾构开挖掘进数据进行二次处 理的方法包括： 选取盾构掘进参数中的推力T、 扭矩T、 每转切深h、 刀盘扭矩的平均旋转力臂 对盾构 掘进参数进行二次处 理得到单位推力 和单位扭矩 单位推力 表示土压盾构 机掘进单位长度所需的盾构 推力(kN/ mm)， 单位扭矩 表示掘 进单位切深所需的刀盘切向力(k N·m/mm)； S3、 对完成地层剖面分析的纵向地质剖面图划分复合地层部分， 并对复合地层部分的 复合比ξ进行求 解； S4、 进行盾构掘进， 并对盾构掘进参数包括推力和扭矩进行监测， 在监测所述盾构掘进 参数的同时， 采用地表监测的方法对盾构掘进参数进 行筛选， 得到正常的盾构掘进参数， 对 复合地层盾构掘进参数 数据库进行补充； S5、 将所述正常的盾构掘进参数进行统计、 处理， 计算得到单位推力 和单位扭矩 通 过数理统计原理建立单位推力 单位扭矩 和复合比ξ 的拟合公式， 并根据盾构掘进参数 的综合情况 得到推力T、 扭矩F和复合比ξ 的拟合公式； S6、 通过所述推力T、 扭矩F和复合比ξ的拟合公式指导盾构掘进参数的设置， 将前期通 过对复合地层划分得到的复合地层的复合比ξ带入推力T、 扭矩F和复合比ξ 的拟合 公式中计 算得到推力T和扭矩F的设置建议 值， 用于指导后续的盾构掘进参数的设定； S7、 重复S4 ‑S6步骤， 确定不同复合比下的最佳盾构掘进参数， 直至盾构掘进结束。 2.根据权利要求1所述的不同复合比复合地层盾构掘进参数预测方法， 其特征在于， 所 述S3步骤的所述对复合 地层部分的复合比ξ进行求 解的方法包括： 将复合地层中的复合比ξ定义为开挖面包含两种土层， 其中上层土层面积占开挖面的 面积比。 3.根据权利要求1所述的不同复合比复合地层盾构掘进参数预测方法， 其特征在于， 所 述S4步骤的所述采用地表监测的方法对盾构掘进参数进行筛 选包括： 对地表变形进行监测， 得到地表变形的数据值； 对地表变形的监测结果进行分析， 将地 表变形与变形控制标准 值对比， 判断地表变形 是否超标。 4.根据权利要求3所述的不同复合比复合地层盾构掘进参数预测方法， 其特征在于， 所 述判断地表变形 是否超标之后的处 理方法包括： 如地表变形超标， 则对盾构掘进的推力和扭矩进行进一步的监测分析， 分析地表变形 超标的原因， 所 得的盾构掘进数据认定为异常盾构掘进数据， 不再进入数据库； 如地表变形不超标， 则认定为 正常的盾构掘进数据， 将进入数据库中进行保存。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115110962 A 25.根据权利要求1所述的不同复合比复合地层盾构掘进参数预测方法， 其特征在于， 所 述S5步骤的建立单位推力 单位扭矩 和复合比ξ 的拟合公式的方法为将单位推力 和 单位扭矩 与复合比ξ按照幂指数y＝axb的函数关系进行拟合。 6.根据权利要求1所述的不同复合比复合地层盾构掘进参数预测方法， 其特征在于， 所 述S7步骤之后还 包括： 整理所有正常的盾构掘进参数， 添加至复合地层盾构掘进参数数据库， 形成新的复合 地层盾构掘进参数 数据库。 7.一种不同复合比复合地层盾构掘进参数预测装置， 执行如权利要求1 ‑6任一项所述 的不同复合比复合 地层盾构掘进参数 预测方法， 其特 征在于， 包括： 地层剖面分析模块： 用于选择待进行盾构掘进施工的复合地层区间， 对所述复合地层 区间的纵向地质剖面图进行地层剖面分析； 收集盾构开挖掘进数据模块： 用于收集与 所述复合地层区间相似的复合地层的盾构开 挖掘进数据， 并对所述盾构开挖掘进数据进行二次处理， 得到复合地层盾构掘进参数数据 库； 求解复合比模块： 用于对完成地层剖面分析的纵向地质剖面图划分复合地层部分， 并 对复合地层部分的复合比ξ进行求 解； 正常盾构掘进参数筛选模块： 用于在进行盾构掘进中对盾构掘进参数包括推力和扭矩 进行监测， 在监测所述盾构掘进参数 的同时， 采用地表监测的方法对盾构掘进参数进行筛 选， 得到正常的盾构掘进参数， 对复合 地层盾构掘进参数 数据库进行补充； 建立拟合公式模块： 用于将所述正常的盾构掘进参数进行统计、 处理， 计算得到单位推 力 和单位扭矩 通过数理统计原理建立单位推力 单位扭矩 和复合比ξ的拟合公 式， 并根据盾构掘进参数的综合情况 得到推力T、 扭矩F和复合比ξ 的拟合公式； 指导盾构掘进参数设置模块： 通过所述推力T、 扭矩F和复合比ξ 的拟合公式指导盾构掘 进参数的设置， 将前期通过对复合地层划分得到的复合地层的复合比ξ带入推力T、 扭矩F和 复合比ξ 的拟合公式中计算得到推力T和扭矩F 的设置建议值， 用于指导后续的盾构掘进参 数的设定； 最佳盾构掘进参数计算模块： 重复S4 ‑S6步骤， 确定不同复合比下的最佳盾构掘进参 数， 直至盾构掘进结束； 更新复合地层盾构掘进参数数据库模块： 用于整理所有正常的盾构掘进参数， 添加至 复合地层盾构掘进参数 数据库， 形成新的复合 地层盾构掘进参数 数据库。 8.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述程序被处理器 执行时实现权利要求1 ‑6任一项所述的不同复合比复合地层盾构掘进参数预测方法的步 骤。 9.一种计算机设备， 所述计算机设备包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处 理器上运行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑6任 一项所述的不同复合比复合 地层盾构掘进参数 预测方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115110962 A 3