盾构关键参数计算
盾构机选型
一、工程概况宁和城际轨道交通NH-TA06标包含一站一区间，分别为华新路站、春江新城站～华新路站区间。
隧道长度：春江新城站～华新路站区间左右线总长度为3262.842m（左线长1635.5m，右线长1627.342m）；左右线间距: 13m～14.6m；隧道覆土厚度最小约11.1m，最大约49.61m；平面最小曲线半径为450m,区间最大坡度为22‰。
两区间隧道内净空：φ5.5m，管片外径φ6.2m.管片采用强度等级C50，抗渗等级P12。
宽度1.2m，厚度为350mm。
错缝连接，28个M30螺栓，强度等级为5.8级，螺母强度等级8.0级。
二、本段工程施工的难点1、本标段区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩。
2、盾构机在上软下硬地段掘进，由于下断面岩石强度大、上端面土层强度低，易发生开挖面失稳、隧道抬头、超挖量过大引起地层沉降等现象；3、沿线下伏J3l层全~中风化凝灰岩、安山岩，均具有强度高、低压缩性的特性。
天然状态下强度高，最高强度可达94MPa，对盾构刀具的磨损大，强度要求高，隧道穿越该岩层时应选择适宜强度的刀具，并及时检查、更换。
4、区间地层系上统龙王山组凝灰岩、安山岩，裂隙发育，局部岩体呈碎裂状，构造裂隙处有地下水分布，其透水性及赋水性受裂隙发育情况影响分布不均，局部水量较大。
三、对盾构机的设计要求基本功能要求⑴要求盾构具有开挖系统、开挖面稳定辅助支撑装置、出碴系统、碴土改良系统、人闸气压装置、管片安装系统、注浆系统、动力系统、控制系统、自动测量导向系统、超前钻探和注浆（自动计量）等基本功能。
⑵对地层的适应性及开挖能力的要求区间隧道主要穿越强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、中风化安山岩。
盾构设计时应重点考虑以下问题：①具有土压平衡和气压平衡掘进功能；②具有足够的破岩能力；③足够的刀盘驱动扭矩和推力；④合理的刀盘及刀具设计，恰当的刀盘开口率和合理的开口位置；⑤具有高水压状态下的防水密封能力；⑥能够对较大的岩土进行破碎，有效防止堵管；⑦刀盘、刀具、盾壳、等具有足够的耐磨性；⑧具有盾体防扭转能力；⑨足够能力的同步注浆系统；⑩碴土改良系统；⑪盾构的防喷涌功能；⑫防止刀盘中心结泥饼；⑬合理的人舱设计；⑭超前钻探和注浆。
盾构推进计算
5.1盾构推进力⑴、盾构推力盾构机推进必须确保盾构足够的推力来维持和平衡土压平衡压力T1、开挖阻力T2、盾壳与围岩摩擦阻力T3、后配配套牵引力等等。
通常，上述值比盾构推力要低，盾构推进油缸的配置受管片形式的影响，盾构机一般必须保证盾构圆周压力均等（有时盾构底部压力稍高），避免盾构油缸尾部衬垫作用在管片接缝处，为保证这些，一般盾构机都安装了超出正常配置的额外推进油缸，然后降低盾构系统工作压力，该压力在正常推进时采用，只有在艰难地层时才采用额外推力。
①计算原理盾构千斤顶应有足够的推力克服盾构推进时所遇到的阻力，这些阻力主要有：a、盾构四周与地层间的摩擦阻力或粘结力F1；b、盾构刀具切入土层产生在切削刀盘上的推进阻力F2；c、开挖面正面作用在切削刀盘上的推进阻力F3d、盾尾处盾尾板与衬砌间的摩擦阻力F4；e、盾构后面台车的牵引力F5；以上各种推进阻力的总和用下式表示，在使用时，须考虑各种盾构机械的具体情况，并留出一定的富裕量，即为盾构千斤顶的总推力。
地层所需推力F b=F水土压力+F摩擦力1+F摩擦力2+F牵引力+F切入力其中：F水土压力—刀盘表面水土压力F摩擦力1—盾构克服上部土体摩擦力所需推力F摩擦力2—盾构克服与围岩间摩擦力所需推力F切入力—开挖所需推力（刀具）切入力F牵引力—后配套牵引推力R—盾构半径（m）D—隧道深度（m）L—盾构长度（m）F r—盾构与土层间摩擦系数（0.25）W o—土体比重（20kN/m3）W t—盾构重量（t）W b—后配套重量（t）F rb—后配套与管片间摩擦系数A t—单把刀具表面积C o—土体粘滞系数S r—土体内摩擦角1）、作用在盾构上的平均土压力地层所需推力F b=∑F=F水土压力+F摩擦力1+F摩擦力2+F牵引力+F切入力=941t+706t+100t+161.3=1908.3tF水土压=(R2×∏)×最大土压平衡压力=（3.172×∏）×3kN/m3=9233 kN=941tF水土压=D×W o×L×(2×∏×R÷4)×F r=20×20 kN/m3×7.5×(2×∏×3.7m÷4)×0.25=6933 kN=706tF摩擦力2=W t×F r=220t×0.25=80tF牵引力=W b×F rb=100×0.2=20tF切入力=刀具数量×A t×(D×W o×tan2(450+S r/2)+2×C o×tan(450+S r/2))=73×0.0094㎡×(30×20 kN/m3×tan2(62.50)+2×30 kN/m3×tan(62.50))=1596.81 kN=161.3tF b=∑F=F水土压力+F摩擦力1+F摩擦力2+F牵引力+F切入力=941t+706t+80t+20t+161.3t=1908.3t实际配备装机推力系统最大压力350bar时：3892t设计准则：最大突破压力大于2.0×所需推力最大操作推力大于1.5×所需推力⑵、刀盘扭矩切削刀盘装备扭矩要考虑围岩条件、盾构要型式、盾构机构造和盾构机直径等因素来确定，总扭矩N b=N1+N2+N3+N4式中：N1—开挖阻力矩；N2—切削刀盘正面，外围面及后面围岩间的摩擦阻力矩；N3—机械及驱动阻力矩；N4—开挖土砂搅拌混合阻力矩；根据实例可知刀盘装备转矩与盾构机直径大小有很大关系，一般可按下式计算：N b=D3×2.0式中：D——盾构直径（m）土压平衡连续开挖所需最大扭矩：N b=D3×2.0=6.34 3×2.0=509.9tm(约5500kN-m)实际配备装机扭矩：N=593.1tm一般在盾构推进中，盾构机的设计推进都比实际推进要大得多，盾构的实际推进与地表土质、地面载荷、周围环境而密切的关系，当地面周围的环境比较空旷，对地面的沉降要求不高（不在+10～-30）时，在盾构机械性能（最大推进力和最大扭矩范围内）允许的前提下，可适当的提高盾构的推进力，加大施工进度。
盾构机的计算原理及应用
盾构机的计算原理及应用1. 引言盾构机作为一种重要的地下工程施工设备，在城市地下空间开发中起着重要作用。
本文将介绍盾构机的计算原理以及其在工程中的应用。
2. 盾构机的计算原理盾构机的计算原理是在工程实践的基础上得出的，主要涉及以下几个方面：2.1 地质勘探与分析在盾构施工之前，需要进行地质勘探和分析，确定地下岩土体的力学性质、地下水情况等。
这些信息对盾构机的计算具有重要意义。
2.2 土压力计算在盾构施工过程中，土压力是一个重要的计算参数。
根据地质勘探数据和盾构机的工作原理，可以计算出土体对盾构机的压力。
土压力的计算可以采用经验公式或者数值模拟方法。
2.3 盾构机推力计算盾构机需要推动推土板进行推进，推力是盾构机运行的关键参数。
推力的计算需要考虑盾构机的结构和工作状态，可以通过力学模型和数值模拟方法得出。
2.4 涌水压力计算在地下施工中，涌水是一个常见的问题。
盾构机在遇到涌水时，需要承受涌水带来的压力。
涌水压力的计算需要考虑涌水速度、涌水口尺寸等因素。
3. 盾构机的应用盾构机在地下工程中具有广泛的应用，特别是在城市地铁、隧道等工程中。
3.1 地铁工程中的应用地铁工程是盾构机的重要应用领域之一。
盾构机在地铁隧道的开挖过程中，可以保证施工速度、质量和安全。
盾构机还可以根据地下的地质情况进行设计和调整，以提高施工效率和降低土体开挖的风险。
3.2 隧道工程中的应用除了地铁工程，盾构机还广泛运用于其他隧道工程，如水利隧道、交通隧道等。
盾构机能够根据地下环境进行自动控制，提高施工效率和减少对地下环境的影响。
3.3 城市地下空间的开发随着城市的发展，地下空间的利用也越来越重要。
盾构机在城市地下空间的开发中扮演着重要角色，可以用于地下商业、地下停车场等建设。
盾构机的应用使得城市地下空间的利用更加高效和便捷。
4. 结论通过对盾构机的计算原理和应用进行介绍，可以看出盾构机在地下工程施工中具有重要的地位和作用。
准确的计算和合理的应用可以提高盾构机的效率和安全性，为城市地下空间的开发做出贡献。
盾构机参数设定
土压平衡式盾构机控制原理与参数设置随着地下空间的开发，盾构技术已广泛地应用于地铁、隧道、市政管道等工程领域。
在我国的各项施工中，盾构机的种类越来越多，其中土压平衡式盾构机在上海、南京、广州等地铁施工中有着较为出色的表现，笔者以日本小松公司Φ6340盾构机为例，结合施工中的一点经验与理解，对其控制原理和参数设置等做简要总结。
控制原理土压平衡式盾构机的土压控制是PID自动调节控制，切削刀盘切下的弃土进入土仓，形成土压，土压超过预先设定值时，土仓门打开，部分弃土通过螺旋机排出土仓，从而保持土仓内土压平衡，土仓内的土压反作用于挖掘面，防止地层的坍塌。
土压的平衡控制是通过装在盾构机土仓隔壁上的土压计对掘进中的土压进行实时监视，土压计监测到的数值传送到PLC，PLC计算出测量值与设定值之间的差值E，通过PID控制，自动调整螺旋机转速，使E值趋向于零，当E值大于零时，PLC发出指令，增加螺旋机转速，提高出土量直至土仓内土压重新达到新的平衡状态，反之当E值小于零时，PLC 会降低螺旋机转速，以减少偏差。
以保持土仓内土压平衡，使盾构机正常掘进。
主要参数抽样周期：PID 演算处理的时间间隔，周期越短，动作越连续，但增加了单位时间的处理次数，因此PID以外的控制变慢，不需要细微变动时，可延长周期。
过滤系数：用来除去输入模拟值上的高频成分，数值越大，则过滤效果越强，系统反应也就越迟钝。
比例常数P:为了提高系统灵敏度，使土压保持在一定范围，把计测值与设定值的差值E 乘以一个系数，所得结果再与目标值相比较，这个系数就是比例常数P，P 值越大，调控效果越好。
积分时间I：系统引入比例常数后，PLC调控螺旋机的输出操作量mv=P*E,也就是偏差被放大了P倍，这样当系统产生偏差时，可能会使螺旋机转速突然增大或减小了许多，形成超调现象，于是又反过来调整，这就引起螺旋机转速忽大忽小，形成振荡。
为了消除振荡，引入积分环节，使操作量mv 在积分时间内逐渐完成，即螺旋机转速平稳变化，直到消除偏差。
盾构机掘进技术(基础)(含参数)
盾构机掘进技术(基础)(含参数)一、概述随着城市化建设不断推进，地下空间建设越来越重要。
盾构技术是一种高效、安全、绿色的地下隧道工程建设技术，已经广泛应用于地铁、交通、水利等领域。
该技术利用盾构机在地下进行掘进作业，避免了传统爆破掘进的噪声、尘土污染和对地面建筑结构的影响。
本文从基础掘进技术和掘进参数两个角度探讨盾构机掘进技术。
二、基础掘进技术1. 盾构机的分类盾构机可以分为硬岩（岩体的岩度为Ⅳ级及以上）、松软土岩（含泥、粉、砂、卵石等的松散破碎岩石）两种类型。
不同类型的盾构机在使用时应该选择不同的掘进技术。
硬岩盾构机一般采用浆液循环掘进，松软土岩型盾构机则采用土压平衡掘进或泥水平衡掘进。
2. 盾构机的掘进方式（1）直推式掘进：盾构机本身不转动，只是通过推动顶部的推进缸或龙门拉动顶板向前进。
（2）转装式掘进：盾构机利用转盘、顶部推进缸和尾部推进缸拓宽隧洞，相对直推式掘进效率更高。
3. 盾构机的掘进方法（1）切削法：采用切割头，将盾构机向前推动并旋转，同时切削地下岩体，掘进速度较慢。
（2）盾尾土压平衡法：利用尾部渣土料斗制造的压力平衡，保持洞壁的稳定，掘进速度快。
（3）泥水平衡法：利用管路将搅拌好的土泥浆送入盾构机，完成掘进工作并保持洞壁稳定。
4. 盾构机的掘进路线盾构机掘进路线通常分为水平路线、垂直路线和弯曲路线。
在进入弯曲路线时，盾构机的前部应尽量降低，防止掘进脸外泄，造成灾难性后果。
三、掘进参数1. 参数定义掘进参数是指盾构机在掘进过程中的各项运行参数。
掘进参数的好坏对掘进工作的方便、快捷、高效有着关键性的作用，合理的掘进参数能使盾构机在掘进过程中达到最佳状态。
2. 参数分类（1）推进数据：盾构机在推进过程中需要记录推进的数据，如推进位移、推进速度、推进力矩等。
（2）承压数据：承压数据主要指盾构机在土压平衡掘进和泥水平衡掘进中需要记录的数据，包括对泥浆与顶板的压力等参数。
（3）浆液循环数据：在硬岩掘进中需要采用浆液循环，这时需要记录循环液的流量、压强、浓度、温度、PH值等数据。
盾构机主要技术参数表
盾构机主要技术参数表序号 项目名称 技术参数 备注 1 设备总长 35m 2 盾体长度 6,540mm 3 总重 200t 4 外径 6,340mm5 盾构型式 EPB 加泥土压平衡式6 土压传感器7 7 推进速度 0-5cm/min8 盾构变压器 800KVA9 盾构灵敏度 1.03 10 盾尾密封 两排钢丝刷 11 盾 构 总 体 参 数 最小转弯半径 300m12 外径×宽度 6,200mm ×1,000mm 13 内径 5500mm 14 每环数量 615 管片重量 6,200mm ×1,000mm 16 安装机旋转角度 ±210 17 举升能力 4.5T 18 刀具 割刀 19 超挖刀 220 旋转方向 正、反方向 21 驱动 液压 22 液压马达 8个 23 工作扭矩 3,180kNm 24 最大扭矩 4,730kNm 25 刀 盘 及 刀 盘 驱 动 转速 0-0.75rpm 26人闸 工作压力0.25MPa27 液压油缸数量 22 28 总推力 35,000KN 29 长油缸 3 个 30 推 进 系 统 长油缸行程 1680mm 31 推进系统 19个 32 短油缸 1200mm 33 油缸安全压力 32Mpa 34 推 进 系 统 油缸撑靴 尼龙式 35 型式 中心轴式 36 直径 702mm 37 转速 0-15rpm 38 螺 旋 输 送 机 闸门 滑动式 39 驱动型式 液压 40 皮带宽度 650mm 41 皮带长度 52m 42 皮 带 输 送 机皮带速度 1.2m/s 43 地面配电站1 套44 液压动力站 1 套（含冷却系统） 45 轨道输送列车 4 列（管片，排土） 46 发泡剂注入系统 1 套 47 泥浆注入系统 1 套 49 盾尾密封注脂泵 1台 50 轴流通风系统 1 套 51 导向系统 1 套 52 数据采集系统 1 套 53 盾 构 后 续 配 套 设 备地下通讯系统1 套 54供 初级电压10,000KVA55 次级电压 380V 56 频率 50Hz 57 照明电压 220V 58 电 参 数控制电压 24V/48V/110V 59 刀盘驱动385KW 60 推进机构 45KW 61 螺旋输送 74KW 62 皮带输送 15KW 63 主要部件功率配置管片安装10KW关键技术参数计算11.6.1 盾构推力 （1）计算原理盾构千斤顶应有足够的推力克服盾构推进时所遇到的阻力。
盾构关键参数详细计算
第七节 关键参数的计算1．地质力学参数选取MCZ3-HG-063A 7-7-1，作为该标段盾32.5m ，盾构机壳体计算38.75m ，地下稳定水位2.5m 。
地质要素表 表7-7-1隧道基本上在<4－1>、<5Z-2>和<6Z-2>地层中穿过，为相对的隔水地层。
按上述条件对选用盾构的推力、扭矩校核计算如下：2.盾构机的总推力校核计算：土压平衡式盾构机的掘进总推力F ，由盾构与地层之间的摩擦阻力F 1、刀盘正面推进阻力F 2、盾尾内部与管片之间的摩擦阻力F 3组成，即按公式F=( F 1+F 2+F 3).K c式中：K c ——安全系数， 2.1 盾构地层之间的摩擦阻力F1计算可按公式 F1= *D*L*CC —凝聚力，单位kN/m 2 ，查表7-7-1，取C= 30.6kN/m2L—盾壳长度，9.150mD—盾体外径，D=6.25m得： F1=π*D*L*⋅C=3.14159⨯6.25⨯9.15⨯30.6＝ 5498 kN2.2 水土压力计算D——盾构壳体计算外径，取6.25m；L——盾构壳体长度，9.15m；pe1——盾构顶部的垂直土压。
按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。
qfe1——盾构机拱顶受的水平土压；qfe1＝λ×pe1pe2——盾构底部的垂直土压。
按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。
qfe2——盾构底部的水平土压。
qfe2＝λ×pe2qfw1——盾构顶部的水压qfw2——盾构底部的水压λ——侧压系数，取0.37；计算qfe1 qfe2qfw1qfw2pe1＝12×1.95×9.8＋13×1.88×9.8＋（32.5-12-13）×1.91×9.8 ＝609.2kN/m2pe2＝609.2 ＋6.25×1.91×9.8＝726.2 kN/m2qfe1＝0.37×609.2＝225.4 kN/m2qfe2＝0.37×726.2＝268.7 kN/m2qfW1＝(32.5-2.5) ×9.8＝294 kN/m2qfW2＝294+6.25×9.8=355.3 kN/m22.3 盾构机前方的推进阻力F 2作用于盾构外周和正面的水压和土压见图7-7-2所示。
盾构土压力计算范文
盾构土压力计算范文首先，盾构土压力的计算需考虑到多种因素，包括土体类型、土体密度、盾构施工的深度等。
在进行计算前，需要明确以下几个基本概念：1.盾构土压力：指盾构施工中土体对盾构壁面施加的压力。
2.盾构机推力：指盾构机在施工中向前推进所需的推力。
3.土重：指单位体积土体的重量，在计算中一般采用土体干容重来表示。
根据经验公式，可以计算出盾构土压力的近似值。
一般情况下，盾构土压力可以由以下公式计算得出：P=Kp*δ*H其中，P表示盾构土压力，Kp为压力系数，δ为土体干容重，H为盾构掘进深度。
在公式中，压力系数Kp的取值与土体类型有关。
一般来说，Kp的取值范围在0.6-1.0之间，具体数值需要根据实际情况进行确定。
土体干容重δ可以通过室内试验获得，或者通过经验值进行估算。
例如，当土体类型为黏土时，一般可以取δ=18.5kN/m3；当土体类型为砂土时，可以取δ=16.5kN/m3盾构掘进深度H即为盾构壁面与地面的垂直距离，为施工中一个重要的参数。
通过以上公式的计算，我们可以得到盾构土压力的近似值。
然而，在实际工程中，由于实际情况相对复杂，单纯依靠公式得出的结果可能存在一定的误差。
因此，在实际工程中，一般会进行更为精确的计算，考虑更多的因素。
这包括盾构机的推力、推进速度、土体的变形特性等等。
在计算中可能涉及到更复杂的力学理论，需要进行更为详细的工程力学分析。
总之，盾构土压力的计算对于盾构施工过程中的安全性和效率起着至关重要的作用。
通过明确计算公式、考虑各种因素并进行精确计算，可以更加准确地估计盾构土压力，为盾构工程的顺利进行提供重要参考。
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第七节关键参数的计算1．地质力学参数选取根据广州市轨道交通三号线详勘阶段汉溪～市桥盾构段Ⅱ段的岩土工程勘察报告，汉溪站南～市桥站北区间隧道中，左线及右线的工程地质纵断面图，选择右线里程YCK21+037.233处地质钻孔编号为MCZ3-HG-063A的相关地层数据，见地质剖面图7-7-1，作为该标段盾构机选型关键参数设计和校核计算的依据。
该段面地表标高为27.41m，隧道拱顶埋深32.5m，盾构机壳体计算外径6.25m，盾壳底部埋深38.75m，地下稳定水位2.5m。
其它地质要素如表7-7-1所示。
地质要素表表7-7-1代号地层厚度S（m）天然密度ρ（g/cm3）凝聚力C（KPa）底层深度H（m）<4－1> 粉质粘性土12.0 1.95 20.3 12.0<5Z-2> 硬塑状残积土13.0 1.88 26.0 25.0<6Z-2> 全风化混合岩、块石土14.0 1.91 30.6 39.0隧道基本上在<4－1>、<5Z-2>和<6Z-2>地层中穿过，为相对的隔水地层。
按上述条件对选用盾构的推力、扭矩校核计算如下：2.盾构机的总推力校核计算：土压平衡式盾构机的掘进总推力F，由盾构与地层之间的摩擦阻力F1、刀盘正面推进阻力F2、盾尾内部与管片之间的摩擦阻力F3组成，即按公式F=( F1+F2+F3).Kc式中：Kc——安全系数，2.1 盾构地层之间的摩擦阻力F1计算可按公式F1= *D*L*CC—凝聚力，单位kN/m2，查表7-7-1，取C= 30.6kN/m2L—盾壳长度，9.150mD—盾体外径，D=6.25m得： F1=π*D*L*⋅C=3.14159⨯6.25⨯9.15⨯30.6＝ 5498 kN2.2 水土压力计算D——盾构壳体计算外径，取6.25m；L——盾构壳体长度，9.15m；pe1——盾构顶部的垂直土压。
按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。
qfe1——盾构机拱顶受的水平土压；qfe1＝λ×pe1pe2——盾构底部的垂直土压。
按全覆土柱计算，为校核计算安全，采用岩土的天然密度ρ值计算。
qfe2——盾构底部的水平土压。
qfe2＝λ×pe2qfw1——盾构顶部的水压qfw2——盾构底部的水压λ——侧压系数，取0.37；计算qfe1 qfe2qfw1qfw2pe1＝12×1.95×9.8＋13×1.88×9.8＋（32.5-12-13）×1.91×9.8 ＝609.2kN/m2pe2＝609.2 ＋6.25×1.91×9.8＝726.2 kN/m2qfe1＝0.37×609.2＝225.4 kN/m2qfe2＝0.37×726.2＝268.7 kN/m2qfW1＝(32.5-2.5) ×9.8＝294 kN/m2qfW2＝294+6.25×9.8=355.3 kN/m22.3 盾构机前方的推进阻力F2作用于盾构外周和正面的水压和土压见图7-7-2所示。
按水压和土压分算公式计算，将以上各项代入公式得：F2= 17539.5 kN2.4 盾尾内部与管片之间的摩阻力F3F3=μc.ωsμc——管片与钢板之间的摩擦阻力，取0.3ωs——压在盾尾内的2环管片的自重F3=0.3×2×(3.1416/4)(62－5.42)×1.5×2.5×9.8=118.46 kN计算盾构机的总推力FF=( F1+F2+F3).KcKc取1.8F=(5498 +17539.5+118.46) ×1.8= 32770.7 kN2.5 盾构机总推力的经验计算《日本隧道标准规范<盾构篇>》，根据大量工程实践的统计资料，推荐单位面积上的推力值为：Fj=1000 kN/m2～1300 kN/m2则选型盾构机的总推力F应为图7-7-2盾构机受力示意图44221122weweDF⋅=π2F=(π/4)×6.252(1000～1300)=(30679.69～39883.60) kN2.6 结论选型盾构机的推力为36000kN，它大于校核计算值32770.7kN，又控制在经验值范围内，说明该盾构机的推力值合理。
3 盾构机刀盘扭矩校核计算3.1．计算条件选取地质条件同前，由于该地段埋深较大，考虑土体的自成拱效应，土压力计算按2倍的盾构直径按水土分算进行。
3.1.1 天然地基的强度、地压、水压天然地基的抗压强度（查表） P= 500 kN/m2盾构中心的水平土压 Pd= 107.7kN/m2盾构中心的水压 Pw= 324.7kN/m2上部垂直土压 P0= 232.5kN/m2盾构上部的水平土压 P2= 86.0kN/m2盾构下部的水平土压 P3= 129.3kN/m2下部垂直土压 P0'= 349.5kN/m23.1.2 摩擦系数滚刀盘和天然地基之间的摩擦系数μ= 0.3刀面和天然地基之间的摩擦系数μ1= 0.15滚动摩擦系数μ2= 0.004滚刀密封装置和钢板之间的摩擦系数μ3= 0.23.1.3 滚刀盘装备的扭矩 Tn= 7340kN-m开挖速度 V= 4.0cm/min刀盘的旋转 Nc= 1.15r/min刀盘的外半径 Rc= 3.14m刀盘的宽度 lk= 0.544m刀盘的重量 G= 50t (assumed)刀盘与工作面的接触率ξ= 72%= 1.65m径向滚柱的半径 R1= 1.7m推力滚柱的半径 R2= 2.2m刀环的内直径 d1= 3.4m刀环的外直径 d23.1.4 滚刀密封装置密封装置的推力 Fs= 1.5kN/m密封装置的附件 No. 1 2 3 4密封装置的数量 ns 3 3 1 1密封装置的半径 Rs 1.05 1.7 1.1 1.7 3.2 滚刀盘的阻力扭矩T1:切削扭矩T2:旋转枢纽轴承所承受的、与滚刀重量成比例的阻力扭矩T3:旋转枢纽轴承所承受的、以对应滚刀推力负荷的阻力扭矩T4:密封装置的摩擦扭矩T5:滚刀盘的正面摩擦扭矩T6: 滚刀盘外沿所承受的摩擦阻力扭矩T7:滚刀盘的背面摩擦扭矩T8:滚刀驱动部位的剪切扭矩T9:滚刀轴的搅拌扭矩3.2.1 切削扭矩（T1）=(1/2)P*h*Rc2h:切削深度=V/Nc、r0=Rc×100T1=(1/2)×500.0×(4/1.15)×(3.14×100)2/105=857.4 kNm3.2.2 旋转枢纽轴承所承受的、与滚刀重量成比例的阻力扭矩(T2)T2=G*ｇ*R1*μ2=50×9.8×1.65×0.004=3.23kNm3.2.3 旋转枢纽轴承所承受的、以对应滚刀推力负荷的阻力扭矩(T3) T3=Wr*R2*μ2推力负荷“Wr”应该如下表示Wr=ξ*π*Rc2*Pd +（π/4）(d22-d12)Pw=72/100×π×3.14×3.14×107.7+(π/4)(3.40×3.40-2.20×2.20)×324.65 =4115.4kNT3=4115.4×1.7×0.004=28kNm3.2.4 密封装置的摩擦扭矩(T4)T4=2π*μ3*Fs(ns1*Rs12+ns2*Rs22+ns3*Rs32+ns4*Rs42)=2π×0.2×1.50×(3×1.05×1.05+3×1.65×1.65 +1×1.10×1.10+1×1.70×1.70)=29.4kNm3.2.5 滚刀盘的正面摩擦扭矩(T5)T5=2/3*ξ*π*μ1*Rc3*Pd=2/3×72/100×π×0.15×3.14×3.14×3.14×107.7=753.8kNm3.2.6 滚刀盘外沿所承受的摩擦阻力扭矩(T6)T6=Rc*2π*Rc*lk*μ*PrPr: 滚刀盘周围的平均地压Pr=(P0+P0'+P2+P3)/4=(232.5+349.5+86+107.7)/4=193.9kN/m2T6=3.14×2π×3.14×0.544×0.3×193.9=1960.4 kN-m3.2.7 滚刀盘的背面摩擦扭矩(T7)当滚刀盘旋转、而腔地压同时作用于滚刀盘的背面时，进行滚刀盘的背面摩擦扭矩的计算。
T7=2/3*ξ*π*μ1*Rc3*1.0*Pd=2/3×72/100×π×0.15×3.14×3.14×3.14×1.0×107.7=754.2kN-m3.2.8 滚刀驱动部位的剪切扭矩(T8)T8=2/3*π*τ*Rc3(1-ξ)τ: 土层切削时的剪切阻力（kN/m2）利用滚刀盘在滚刀腔搅拌含水的出碴，使之和淤泥混合起来。
然后就获得了“改性粘土”此时，“改性粘土”可以大致如下进行规定为：C=10.0 kN/m2、内摩擦角φs=5.0°,σ=Pdτ=C+σtanφs=10.0+107.7×tan5°=18.5kN/m23.2.9 滚刀轴的搅拌扭矩(T9)T9=2Rcb *Bcb*lcb*τ*Ncb=2×3.00×0.60×0.90×18.5×4=239.8kNm3.3 需要的扭矩（T）和装备的扭矩T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T9=857.4+3.23+28+29.4+753.8+1960.4+754.2+335.9+239.8=4962.1kNm实际装备的扭矩应该是Tn=7340kNm而且其安全系数是Tn/T=1.48因此，盾构机具备足够的扭矩另外，盾构刀盘扭矩也可按如下常用的经验公式计算求得：3.4扭矩较核按《日本隧道标准规范<盾构篇>》，根据大量工程实践的统计资料，推荐扭矩的控制标准为：T=α.D3(kN－m)式中α—刀盘扭矩系数，土压平衡盾构机α=14～23；D—盾构计算外径6.25m。
选用盾构的扭矩的经验值范围是：T=(14～23)×6.253=(3417.97～5616.23)KN.m制造商提供的计算扭矩在经验值范围内。