盾构机推力扭矩计算依据

盾构主要参数的计算和确定

盾构主要参数的计算和确定盾构主要参数的计算和确定1、盾构外径：盾构外径D=管片外径D S+2(盾尾间隙δ+盾尾壳体厚度t)盾尾间隙δ--为保证管片安装和修复蛇行,以及其他因素的最小富余量，一般取25—40mm;结合五标地质取多少?2、刀盘开挖直径：软土地层，一般大于前盾0—10mm,砂卵石地层或硬岩地层，一般大于前顿外径30mm,五标刀盘开挖直径如何确定的?3、盾壳长度盾壳长度L=盾构灵敏度ξx盾构外径D小型盾构D≤3.5M，ξ=1.2—1.5；中型3.5M＜D≤9M，ξ=0.8—1.2；大型盾构D＞9M；ξ=0.7—0.8；4、盾构重量泥水盾构重量=（45---65）D2，由于本线路存在线下溶土洞的可能，再掘进中能否通过此核算，盾构主机是否沉陷？5、盾构推力盾构总推力F e=安全储备系数AX盾构推进总阻力F d安全储备系数A---一般取1.5---2.0。

盾构推进总阻力F d=盾壳与周边地层间阻力F1+刀盘面板推进阻力F2+管片与盾尾间摩擦力F3+切口环贯入地层阻力F4+转向阻力F5+牵引后配套拖车阻力F6盾壳与周边地层间阻力F1计算中，静止土压力系数或土的粘聚力取盾体范围内的何点的？刀盘面板推进阻力F2，对于泥水盾构或土压盾构土仓压力如何确定的？管片与盾尾间摩擦力F3中，盾尾刷与管片的摩擦系数取偏大好吗？盾尾刷内的油脂压力如何定？计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？6、刀盘扭矩刀盘设计扭矩T=刀盘切削扭矩T1+刀盘自重形成的轴承旋转反力矩T2+刀盘轴向推力形成的旋转反力矩T3+主轴承密封装置摩擦力矩T4+刀盘前面摩擦扭矩T5+刀盘圆周摩擦反力矩T6+刀盘背面摩擦力矩T7+刀盘开口槽的剪切力矩T8刀盘切削扭矩T1中的切削土的抗压强度q u如何确定？刀盘轴向推力形成的旋转反力矩T3计算中土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？，刀盘圆周摩擦反力矩T6计算中，土压力计算是按郎肯土压公式或库仑土压计算？刀盘背面摩擦力矩T7中土仓压力P W如何确定？7、主驱动功率主驱动工率储备系数一般为1.2---1.5，主驱动系统的效率η如何确定？8、推进系统功率推进系统功率W f=功率储备系数A W X最大推力FX最大推进速度VX推进系统功率ηW功率储备系数A W一般取1.2---1.5, 最大推力F、最大推进速度V如何定？推进系统功率ηW=推进泵的机械效率X推进泵的容积率X连轴器的效率9、同步注浆能力每环管片理论注浆量Q=0.25X(刀盘开挖直径D2—管片外径D S2)X管片长度L推进一环的最短时间t=管片长度L/最大推进速度v理论注浆能力q=每环管片理论注浆量Q/推进一环的最短时间t额定注浆能力q p=地层的注浆系数λX理论注浆能力q/注浆泵效率η地层的注浆系数λ因地层而变一般取1.5---1.8。

TBM力的计算范文

TBM力的计算范文TBM（Thrust and Boring Machine）力的计算是指在盾构工程中，计算盾构机在推进过程中所需的推力大小。

推力是盾构机推进的核心参数之一，它直接影响到盾构机的推进速度和施工效率。

在盾构机推进过程中，推力的计算一般依据以下几个因素：2.导轨的摩擦力：盾构机在推进过程中，会沿着导轨前进。

导轨与盾构机之间的接触面会产生一定的摩擦力，阻碍盾构机的前进。

通过计算摩擦力的大小，可以确定所需的推力。

3.土层的摩擦力：盾构机推进时，还要克服土层的摩擦力。

土层的摩擦力取决于土壤的抗剪强度和土与盾构机之间的接触面积。

通过计算土层的摩擦力，可以确定所需的推力。

以上三个因素是影响推力计算的关键因素。

下面以一个实际的案例来进行详细说明。

假设盾构隧道的里程为1000米，隧道直径为8米，地层深度为50米。

根据地质勘探资料得知，该隧道区间土层主要由黏土组成，抗剪强度为100kPa。

已知导轨与盾构机之间的摩擦系数为0.05、根据勘探资料，地层应力为20MPa。

首先，计算径向压力：地层自重压力=地层面积×地层单位体积质量地层单位体积质量=23.5kN/m^3（假设）地层应力压力=地层面积×地层应力其次，计算导轨摩擦力：导轨摩擦力=导轨接触面积×摩擦系数×地层单位体积质量最后，计算土层摩擦力：土层接触面积=2×π×(8÷2)×50≈1256.64平方米土层摩擦力=土层接触面积×抗剪强度综上所述，推力大小计算结果为：推力=径向压力+导轨摩擦力+土层摩擦力以上就是盾构机推力计算的一个简单案例。

实际中，在进行推力计算时，需要考虑更多的因素和参数，如地层的变化情况、不同地层的摩擦系数和抗剪强度等。

同时，也需要结合盾构机的技术性能和工程项目的实际情况来确定最终的推力大小，确保施工的顺利进行。

盾构机推力和扭矩计算

盾构机推力和刀盘扭矩的地层适应性评价1、推力计算盾构的推力应包含以下几个部分：1）盾壳和土层的摩擦力 FM其中μ为盾壳和土体间的摩擦系数，根据经验值取0.25。

计算得：FM=8074KN2）盾构推进正时面推进阻力其中Di 为盾构机内径Ps 为设计掘削土压（kN/m2）设计掘削土压Ps=地下水压+土压+预压其中地下水压在粘土层处相对于隧道中部的水头最大约11.5m ，那么水压力为115kN/m 2；土压按静止土压力计算：Po=Ko γH上式中：Po—静止土压力H—覆土厚度Ko—静止土压系数Ko=1－sin φ式中：φ—有效内摩擦角经计算Po=127 kN/m2预压力一般取30 kN/m2Ps=115+127+30=272kN/m2M BA S NL F F F +F +F =+∑()[]4/11h h V V M P P P P L D F +++⨯⨯⨯=πμBA F 214BA i s F D p π==9109.3 KN3）盾尾密封的摩擦力（经验值，周向每米密封的摩擦力）（管片外径6.4m ）4）拖拉后配套的力 FNL （经验值）5）总推力计算ΣF=17943.3KN在盾构上坡和转弯时盾构的推力按直线水平段的1.5倍考虑，盾构的实际推力应为：ΣF=17943.3×1.5=26914.95KN盾构机实际配备推力：S -488/S -698盾构机实际推力分别为34210KN 和50668KN 。

均能满足盾构的实际需要.2、扭矩计算1）刀具切削扭矩推进速度：刀盘转速：（根据类似工程选取经验值）刀盘每转切深：岩土的抗压强度：；刀盘直径： Dd=6.68mT 1=0.5x[100x0.0667x(6.68x0.5)2]=37.2KNm214BA i s F D p π=2S 'F i s F D π=S'10/F KN m=KN F NL 750=h m V /8.4max =rpm n 2.1=cm n V h 67.6/max ==100u q KPa =()[]2max 15.05.0⨯⨯⨯⨯=d u D h q T2）刀盘自重产生的主轴承旋转反力矩:其中：刀盘自重：主轴承滚动半径：滚动摩擦系数：3）刀盘推力荷载产生的旋转阻力矩其中：推力载荷；刀盘不开口率： a=0.4；刀盘半径；P t =0.4x3.14x3.34x102=428KNT 3=428x1.3x0.004=2.23KN.m4）密封装置摩擦力矩式中：密封与钢之间的摩擦系数：；密封的推力：；密封数：密封的安装半径：5）刀盘前表面上的摩擦力矩； g R G T μ⨯⨯=12570G KN =m R 3.1=004.0=g μ2570 1.30.00429.6.T KN m=⨯⨯=g t R P T μ⨯⨯=3d t P R P ⨯⨯⨯=2παm R 14.32=()1/2102/d h h P P P KN m =+=2142m m m R n F T ⨯⨯⨯⨯=μπ2.0=m μKPa F m 5.1=3=n m R m 25.11=mKN T m .8.825.135.12.02214=⨯⨯⨯⨯=π()d p P R T ⨯⨯⨯⨯⨯=32532μπα其中土层和刀盘间的摩擦系数：；T5=2/3x(0.7x3.14x0.15x3.343x102)=835KN.m6）刀盘圆周的摩擦反力矩其中刀盘边缘宽度：；刀盘圆周土压力：T 6=2x3.14x6.68x0.45x205x0.15=580KN.m7）刀盘背面的摩擦力矩刀盘背面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生，假定土仓室内的土压力为Pd8）刀盘开口槽的剪切力矩其中土的抗剪应力：在切削腔内，由于碴土含有水，取C=15KPa ，内摩擦角为 T 8=2/3x3.14x23x3.343x(1-0.7)=538KN.m9）刀盘土仓内的搅动力矩T 9其中刀盘支撑柱直径：；刀盘支撑柱长度；支撑柱数量刀盘支撑柱外端半径：；刀盘支撑柱内端半径：所以，刀盘总扭矩15.0=p μp z d P B D T μπ⨯⨯⨯⨯=26m B 45.0=()11/4205z h h v v P P P P P KPa =+++=()3722722.94.3p d T R P KN m απμ=⨯⨯⨯⨯⨯=()απτ-⨯⨯⨯⨯=132328R C T 15102523d C C P tg tg KPa τφ=+=+⨯︒=︒=5φ()b d z b n r r P L T ⨯+⨯⨯⨯=2/219φm b 6.0=φm L z 1.1=4=b n m r 4.12=m r 7.01=()m KN T .5.44442/7.04.136.1601.16.09=⨯+⨯⨯⨯=，此为额定扭矩。

某泥水盾构机推力计算书

某泥水盾构机推力计算书1)计算条件1-1土质条件土壤单位体积的重量γ土壤单位体积的重量(水中) γ'水单位体积的重量γw土壤内摩擦角φ侧向土压摩擦系数Ka最大埋深H从盾构顶部测量的最大地下水位Hw开挖面的水压(盾构机中央) Pw泥土和钢板间的摩擦系数μ1-2 盾构机盾构外径 D盾构长度L盾构总重W盾构千斤顶的最大推力Fj盾构千斤顶的数量nj 1-3 管片材料类型RC单环管片的重量Ws管片和钢板间的摩擦系数μc2)作用于盾构外部钢板的土压将土压减去水压，可求得盾构外壁和泥土之间的摩擦阻。

土压可根据整个埋深计算得出。

上载负载P1、P2为∶P1=γ’H+ PoP2=P1+S式中∶S=πｇ=πγｏｔ水平负载Q1、Q2为:Q1=K1(γ’ H1)Q2=K1{γ’(H1+2R) }3）作用于刀盘面的土压根据整个埋深可计算出土压。

土压可由下式得出。

Pd=Ka×{γ’×(H+R)}4）盾构机的掘进阻力盾构机的掘进阻力表示如下：(1)盾构外部钢板和泥土之间的摩擦阻力(F1)F1=μ×{π×D×L×(P0+P2+P3+P0')/4+W}(2)土压的正面阻力(F2)F2=(π×D2/4)×Pd(3)水压的正面阻力(F3)F3=(π×D2/4) ×Pw(4)盾尾内表面和管片之间的摩擦力(F4)F4=μc×Ws'×gWs'=作用于盾尾部分的重量(假定作用在盾尾部分的最大重量相当于2个环片的重量。

) 5）所需推力和装备推力根据4.(1)～(4),所需推力可由下式得出：F=F1+F2+F3+F4而实际装备推力 Fa 为Fa= Fj×nj=278400 kN ＞ F SF=1.61【CASE2】因此，该盾构机具有足够的推力。

水压的正面阻力F3 kN 116,849.87 99,132.88 盾尾内表面和管片之间的摩擦力F4 kN 667.08 667.08 所需推力和装备推力 F kN 155,698.56 172,566.64 安全率sf - 1.79 1.612.挖掘扭矩的计算一般认为盾构机（轴承型中间支承方式）的挖掘所需扭矩T由以下各要素构成。

盾构掘进主要参数计算方式

目录1、纵坡..................................................2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法..................深埋隧道土压计算................................浅埋隧道的土压计算..............................主动土压力与被动土压力........................主动土压力与被动土压力计算：..................地下水压力计算..................................案例题..........................................施工实例1....................................施工实例2....................................3、盾构推力计算.........................................4、盾构的扭矩计算 ...................................... 1、纵坡隧道纵坡：隧道底板两点间数值距离除以水平距离如图所示：隧道纵坡=（200-100）/500=2‰注：规范要求长达隧道最小纵坡>=%,最大纵坡=<%2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析，笔者总结出在土压平衡盾构的施工过程中，土仓内的土压力设置方法为：a、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道（一般来说埋深在2倍洞径以下时，算作是浅埋段，2倍以上算深埋)；b、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力；c、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度，计算水平侧向力；d、根据隧道所处的地层以及施工状态，确定地层水压力；e、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑～的压力值作为调整值来修正施工土压力；f、根据确定的水平侧向力、地层的水压力以及施工土压力调整值得出初步的盾构施工土仓压力设定值为：σ初步设定=σ水平侧向力＋σ水压力＋σ调整式中，σ初步设定－初步确定的盾构土仓土压力；σ水平侧向力－水平侧向力；σ水压力－地层水压力；σ调整－－修正施工土压力。

盾构机推力扭矩计算依据

6.34m土压平衡d1型地铁盾构（液压系统）计算书Ф6340土压平衡d1型盾构推力扭矩计算书2. 设计依据Φ6.34m土压平衡盾构掘进机的设计根据上海地区的软土地质条件和工程条件进行, 土质主要包括灰色淤泥质粘土层、灰色粘土层、粉质粘土、砂质粉土等。

2.1 地质条件隧道需穿越的地层主要是灰色淤泥质粘土层、灰色粘土层、灰色粉质土层, 其特点: 饱和、流塑, 属高压缩性土, 受扰动后沉降大, 易发生流砂。

（见图一）其主要力学指标:a. 平均值: N＝2～8b. 内摩擦角: Φ＝7.5°～19.5°c. 凝聚力: C＝4.0～25.0kpad. 渗透系数：KV20＝1.77×10－5～1.58×10－4cm/secK H20＝2.02×10－5～2.49×10－4cm/sec3.2 推进系统3.2.1盾构的载荷条件及盾构总推力3.2.1.1盾构的载荷条件盾构在地下推进时, 盾构壳体所受荷载基本有以下几种: 垂直土压、水平土压、地下水压、土体抗力、自重、地面荷载、施工荷载、其它荷载。

图四给出了盾构外周以及正面受力情况, 盾构受力主要由土压和水压构成。

地面荷载由实际情况来定, 计算时一般取20kN/m3。

g w1P w2—底部垂直水压(kN/m2)； q e1—顶部土体侧压(kN/m2)；q e2—底部土体侧压(kN/m2)； q w1—顶部侧向水压(kN/m2)；q w2—底部侧向水压(kN/m2)； q fe1—顶部水平土压(kN/m2)；q fe2—底部水平土压(kN/m2)； q fw1—顶部水平水压(kN/m2)；q fw2—底部水平水压(kN/m2)。

其中qfe1=qe1, qfe2=qe2, qfw1=qw1, qfw2=qw2。

垂直土压: Pe1=W0+γtH0+γ'Hw （1）式中: W0—地面荷载(kN/m2)； H0—地下水位高度(m)；H w—H-H0； H—覆土厚度(m)；γt—地下水位上部的土体容重(kN/m2)；γ'—地下水位下部的土体容重(kN/m2)。

盾构机计算书

φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX设计计算书株式会社小松制作所地下建机事业本部小松(中国)投资有限公司2010年4月目录页数1、计算条件 (3)1.1工程条件 (3)1.2地质条件 (3)1.3计算模型 (4)1.4盾构机规格 (5)2、盾构机刀盘所需扭矩计算 (5)2.1 计算条件 (5)2.2 各参数的计算 (6)2.3 所需扭矩计算 (7)3、盾构机掘进时所需推力计算 (8)3.1 计算条件 (8)3.2 各参数的计算 (9)3.3 推力计算 (10)4、盾构机壳体强度计算 (11)4.1 计算条件 (11)4.2 各参数的计算 (11)4.3 土荷载计算 (12)4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (13)4.5 载荷的计算 (13)4.6 弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (14)4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果 (15)5、切削刀具寿命的计算 (19)5.1 地质概况 (19)5.2 地质计算模型化 (19)5.3 主切削刀计算 (19)5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (19)5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (20)5.3.3刀具磨损计算公式 (21)5.3.4刀具磨损计算结果 (22)6、三排园柱滚子轴承计算 (23)6.1 盾构机规格 (23)6.2 载荷计算 (24)6.2.1土载荷的计算 (24)6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (24)6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算： (25)6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (25)6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (25)1、计算条件：1.1、工程条件：(1) 隧道长度 m(2) 隧道最小转弯半径 250m(3) 盾构机开挖直径φ6340m m(4) 管片外径φ6200m m(5)管片内径φ5500m m(6)管片宽度 1200mm(7)管片厚度 350mm(8)分块数 5+1块(9)管片重量 4.5t / 块(10)隧道坡度‰1.2、地质条件：(1)土质淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、中粗砂(2)隧道覆土厚度 5～30 m(3)地下水位GL- 0.5 m(4)间隙水压 MPa(5)透水系数 cm/sec(6)标准贯入值（N值）(7)内摩擦角 deg(8)粘着力 kN/cm2(9)含水率（W%）(10)地面负荷 6 tf/m2(11)地层反力系数 kN/m21.3、计算模型说明：由于整个计算全部采用在埋深30m ，承受最大水压力，因此计算偏与安全。

盾构机推力和扭矩计算

盾构机推力和刀盘扭矩的地层适应性评价1、推力计算盾构的推力应包含以下几个部分：1）盾壳和土层的摩擦力 FM其中μ为盾壳和土体间的摩擦系数，根据经验值取0.25。

计算得：FM=8074KN2）盾构推进正时面推进阻力其中Di 为盾构机内径Ps 为设计掘削土压（kN/m2）设计掘削土压Ps=地下水压+土压+预压其中地下水压在粘土层处相对于隧道中部的水头最大约11.5m ，那么水压力为115kN/m 2；土压按静止土压力计算：Po=Ko γH上式中：Po—静止土压力H—覆土厚度Ko—静止土压系数Ko=1－sin φ式中：φ—有效内摩擦角经计算Po=127 kN/m2预压力一般取30 kN/m2Ps=115+127+30=272kN/m2M BA S NL F F F +F +F =+∑()[]4/11h h V V M P P P P L D F +++⨯⨯⨯=πμBA F 214BA i s F D p π==9109.3 KN3）盾尾密封的摩擦力（经验值，周向每米密封的摩擦力）（管片外径6.4m ）4）拖拉后配套的力 FNL （经验值）5）总推力计算ΣF=17943.3KN在盾构上坡和转弯时盾构的推力按直线水平段的1.5倍考虑，盾构的实际推力应为：ΣF=17943.3×1.5=26914.95KN盾构机实际配备推力：S -488/S -698盾构机实际推力分别为34210KN 和50668KN 。

均能满足盾构的实际需要.2、扭矩计算1）刀具切削扭矩推进速度：刀盘转速：（根据类似工程选取经验值）刀盘每转切深：岩土的抗压强度：；刀盘直径： Dd=6.68mT 1=0.5x[100x0.0667x(6.68x0.5)2]=37.2KNm214BA i s F D p π=2S 'F i s F D π=S'10/F KN m=KN F NL 750=h m V /8.4max =rpm n 2.1=cm n V h 67.6/max ==100u q KPa =()[]2max 15.05.0⨯⨯⨯⨯=d u D h q T2）刀盘自重产生的主轴承旋转反力矩:其中：刀盘自重：主轴承滚动半径：滚动摩擦系数：3）刀盘推力荷载产生的旋转阻力矩其中：推力载荷；刀盘不开口率： a=0.4；刀盘半径；P t =0.4x3.14x3.34x102=428KNT 3=428x1.3x0.004=2.23KN.m4）密封装置摩擦力矩式中：密封与钢之间的摩擦系数：；密封的推力：；密封数：密封的安装半径：5）刀盘前表面上的摩擦力矩； g R G T μ⨯⨯=12570G KN =m R 3.1=004.0=g μ2570 1.30.00429.6.T KN m=⨯⨯=g t R P T μ⨯⨯=3d t P R P ⨯⨯⨯=2παm R 14.32=()1/2102/d h h P P P KN m =+=2142m m m R n F T ⨯⨯⨯⨯=μπ2.0=m μKPa F m 5.1=3=n m R m 25.11=mKN T m .8.825.135.12.02214=⨯⨯⨯⨯=π()d p P R T ⨯⨯⨯⨯⨯=32532μπα其中土层和刀盘间的摩擦系数：；T5=2/3x(0.7x3.14x0.15x3.343x102)=835KN.m6）刀盘圆周的摩擦反力矩其中刀盘边缘宽度：；刀盘圆周土压力：T 6=2x3.14x6.68x0.45x205x0.15=580KN.m7）刀盘背面的摩擦力矩刀盘背面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生，假定土仓室内的土压力为Pd8）刀盘开口槽的剪切力矩其中土的抗剪应力：在切削腔内，由于碴土含有水，取C=15KPa ，内摩擦角为 T 8=2/3x3.14x23x3.343x(1-0.7)=538KN.m9）刀盘土仓内的搅动力矩T 9其中刀盘支撑柱直径：；刀盘支撑柱长度；支撑柱数量刀盘支撑柱外端半径：；刀盘支撑柱内端半径：所以，刀盘总扭矩15.0=p μp z d P B D T μπ⨯⨯⨯⨯=26m B 45.0=()11/4205z h h v v P P P P P KPa =+++=()3722722.94.3p d T R P KN m απμ=⨯⨯⨯⨯⨯=()απτ-⨯⨯⨯⨯=132328R C T 15102523d C C P tg tg KPa τφ=+=+⨯︒=︒=5φ()b d z b n r r P L T ⨯+⨯⨯⨯=2/219φm b 6.0=φm L z 1.1=4=b n m r 4.12=m r 7.01=()m KN T .5.44442/7.04.136.1601.16.09=⨯+⨯⨯⨯=，此为额定扭矩。

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。

盾构机-系统推力计算

1.1 系统推力计算盾构的总推力根据各种推进阻力的总和及所需的富裕量决定，对于土压盾构通常考虑的推进阻力有盾体的摩擦力、作用在刀具上的阻力、开挖面的支撑压力、盾尾与管片及盾尾密封刷间的摩擦力、后配套的拖拉力等。

这些推进阻力根据地层情况和盾构的尺寸参数计算如下：1）盾体与地层间的摩擦阻力由公式（1）计算11001)22(25.0μμγπ⨯+⨯++=W D K P K P DL F e e （1）式中D ——盾构机直径L ——主机长度W ——盾构机主机重量（KN ）γ—— 掘削断面上的土体浮重度（KN/m3）K 0——掘削断面上土体的静止土压系数，取值0.51μ——地层与盾构机外壳间摩擦系数，通常取ϕμtan 5.01=ϕ——掘削断面上土体的内摩擦角（°）P e ——作用在盾构机上顶部的竖直土压强度（kPa ）, in i i e H p ∑==1γn ——地表至盾构机外壳上顶区域内的不同浮重度的土层的层数γi ——第i 层的浮重度（KN/m3）H i ——第i 层厚度=1F 0.25×3.14×8.658×6.48×（2×200+2×0.5×200+0.5×20×6.48）×0.13+3000×0.13＝4196KN2）刀具上的推力现按照滚刀方式计算推力，共47把，按每把单刃滚刀的最大承载力按250kN 计算。

F2=250×47=11750kN3）盾尾与管片间的摩擦力盾尾与管片间的摩擦力由公式（2）计算2110213μπμ⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=p l D W n F s （2）式中1n ——盾尾内管片的环数Ws ——1环管片的重量2μ——管片与盾尾间的摩擦系数D0——管片外径1l ——盾尾刷的长度1p ——尾刷内油脂压力 F3=2×1000×0.3+3.14×6.2×0.85×300×0.15=1344kN4）后配套拖车的拖拉力后配套的拖拉力暂按500 kN 考虑F4=500 kN5）开挖面的支撑压力开挖面的支撑压力按公式（3）计算，对于土压平衡盾构计算公式如下 S P D F ⨯⨯=425π (3) 式中s P ——设计掘进压力，此处取200kPaF5=3.14×6.482×200/4=6592kN6）系统推力系统的装备推力为上述推进阻力的总和乘以富裕量系数此处取1.5 F=)(54321F F F F F ++++⨯α=1.5×(4196+11750+1344+500+6592)=36573kN 实际配置共22根推进油缸，总推力达到40861KN 。

盾构施工计算

1.1 盾尾间隙的计算盾尾间隙包括以下几部分：理论最小间隙、管片允许拚装误差、盾尾制造误差、盾尾结构变形、以及盾尾密封的结构要求等。

（1）理论最小间隙管片外径D=6000mm ；盾尾端至第一环管片前端的距离L=2600mm ；R o —隧道曲线半径，考虑到盾构蛇行的因素取R o =350m ；则隧道管片内侧曲线半径：0/2347R R D m =-=盾尾端部至第一环管片前端对应的圆心角：-1-1 = sin (L/R)= sin (2.6/347)=0.429φ︒ 则理论间隙为：b1 =R(1-cos )=347(1-cos0.429)=0.0097m =9.7mm φ⨯︒取b1=10mm（2）管片精度及管片拚装误差： b2=5mm（3）盾尾制造误差： b3=5mm （4）盾尾变形： b4=5mm （5）其它因素：图3-9-1 盾尾结构图φ1500图3-9-2 盾尾理论间隙计算示意图b5=5mm（6）盾尾密封刷安装尺寸： b6=45mm 所以盾尾间隙为1234561055554575b b b b b b b mm=+++++=+++++= b=9.7mm 是曲线半径350m 时，管片在盾尾内的最小极限间隙值，考虑到管片本身的尺寸误差、拼装的精度、盾尾的偏移等因素，同时考虑到盾尾还要安装同步注浆管道和盾尾密封，根据经验实际选取盾的间隙为75mm 。

1.2 推力计算1.2.1 盾构外荷载的确定由于盾构工程沿线的隧道埋深差别很大，在ZCK17+000处的隧道顶部的覆土厚度约为37m ，而在较浅处的隧道顶部距地面不足6m 。

由于盾构从洞中通过时的时间相对较短，根据常用算法，盾构的外部荷载将按照最大埋深处的松动土压和两倍盾构直径的全土柱高产生的土压计算，并取两都中的最大值作为盾构计算的外部荷载。

在大石—汉溪区间最大埋深位置在ZCK17+000处，但此处围岩为7号地层，稳定性较好。

而YCK17+020处隧道顶部为6号地层，埋深约35m ，所以对盾构计算取此断面埋深为最大埋深值。

盾构机的关键参数计算方法8

盾构机的关键参数计算方法1.1.1.1盾构机总推力计算根据隧道工程条件，盾构主要参数计算按盾构在最大土压和水压位置进行计算。

根据招标文件和地质堪察报告按盾顶埋深22m，地下水位埋深按2m，盾构穿越地层按粉质粘土地层进行核定。

1、计算参数管片内径：Φ5500mm管片外径：Φ6200mm管片厚度：350mm管片宽度：1500mm覆土厚度：20m水头压力：200kPa土容重：粘土γ＝19.1kN/m3,粉土γ＝19.9kN/m3土的侧压力系数：0.5盾构机重量：331.7t盾构机盾壳长度：9.55m管片外径：Φg=6200mm盾构尾部的外径为：Φ6390mm盾体直径为：D 0＝6410mm钢与土的摩擦系数μ1＝0.3车轮与钢轨之间的摩擦系数μ2＝0.2每一先行刀的容许负荷pr＝150kN后配套系统G1＝160t最大推力F：42,000kN额定扭矩：5316 kNm脱困扭矩：6934 kNm2、盾构荷载计算松动圈土压，见图2.1.6-1。

按覆土厚度H0=22m计算,H1=1m,H2=12m.H3=9m①Pe1=（γ-10）H2+（γ-10）H3 +γ*H1=219.3kPa ②Pe2=Pe1-64.5=153.8kPa③④ ⑤⑥ ⑦ ⑧ ⑨图2.1.6-1 荷载计算简图3、盾构机总推力计算盾构的总推进力必须大于各种推进阻力的总和，否则盾构无法向前推进。

包括盾构外围与土的摩擦力、盾构推进阻力（正面阻力）、由先行刀挤压阻力、管片与盾尾的密封阻力、后方台车的牵引阻力。

1.1.1.2盾壳与土体的摩擦力(1)、盾构外围与土的摩擦力)4()(221101011w q p q p LD w Lp D F e e e e w ++++=+=πμπμkN 6.11047）331742.1481048.1533.21955.9*41.6*14.3(3.0＝=++++kPa p q e e 1045.0*208*11===λkPa Pe q e 2.1485.0*2195.0*45.6*12*)145.6*)10((2=+=+-=λγkPaL D G p g 02.62)0.8*45.6/(10*320*/0===11e e q qf =22e e q qf =kpa qf w 2101=kpa qf w 2752=(2)、盾构推进阻力（正面阻力）kNqf qf qf qf D F w e w e 1383922752108.1533.219*40881.41*14.32*42211202=+++=+++π＝(3)、由先行刀挤压产生的阻力kN n p F r 2700150*18*3=== (4)、管片与盾尾的密封阻力kN W M F S C 8.1418.92.51.55.5)5.5-6.22.6(41416.323.04=⨯⨯⨯⨯⨯⨯÷⨯⨯=⨯=MC -管件与钢板刷之间的摩擦阻力，取0.3 WS-压在盾尾内部2环管片的自重 (5)、后方台车的牵引阻力kN G F 3201600*2.0*＝125==μ 所需最大推力kN F F F F F F 4.280483208.1412700138396.1104754321max =++++=++++=安全系数5.14.28048/42000/＝max ==F F α 根据分项计算推力的安全系数达到1.5，可以满足掘进的需要。

盾构施工关键参数的计算

-K 0φH B e ·у0+B H -K 0φ·B 1·уC1-eφ盾构施工关键参数的计算1）计算依据盾构掘进机选型主要性能参数的计算，根据工程和水文地质情况、盾构机厂商提供的结构和性能参数，参考有关资料进行。

2）计算内容盾构机的主要参数计算主要为土压平衡工况下盾构机推力和扭矩的计算。

⑴在软土中推进时，盾构机所需推力的计算地质参数选取：岩土容重 γ=2.0t/m 3岩土内摩擦角 φ=27°土的粘聚力 C=30Kpa=3.0t/m 2覆盖层厚度最大：H max =20.3m ；最小H min =10.0m 地面上置荷载 Po=2t/m 2水平侧压力系数 λ=0.62盾构掘进机外径 D=6.39m盾构掘进机总长 L=7.755m盾构掘进机总重 W=300t管片每环的重量 W g =19.29t水平垂直土压之比 K o =1由于隧道沿线的埋深差别不大，最大处为20.3m ，最小为10.0m ，因此，计算最大埋深处的松动土压和两倍盾构掘进机直径的全土柱高产生的土压，并取其中的较大值作为作用于盾构掘进机上的土压计算：松动高度计算：1×tg27° 0-1×tg27°× 5.71 )(20.32.002+ e 20.3( )5.71-1×tg27°× ×1-e 3.05.71×2.0.5.71 (1- ) h = =7.08m )(.式中：松动土压P SP S =γh 0=2×7.08=14.16t/m 2两倍盾构掘进机直径的全土柱土压：P q =γh 0式中：h 0=2D=2×6.39=12.78mP q =γh 0=2×12.78=25.56t/m 2由于P q ＞P S所以，取P q 计算。

P o = P q +2=25.56+2=27.56 t/m 2P o1= P o +W/（D ·L ）=27.56+300/（6.39×7.755）=33.61t/m 2 侧压力计算：P 1 =P o1λ=33.61×0.62=20.84 t/m 2P 2 = （P o +γD ）λ =（27.56+2.0×6.39）×0.62=25.01 t/m 2 盾构掘进机的推力由盾构掘进机的外壳与土体之间的摩擦阻力F 1、刀盘承受的主动水平压力引起的推力F 2、土的粘接力引起的刀盘推力F3以及盾尾与管片之间的摩擦阻力F4几部分组成。

土压盾构相关参数计算

盾构关键参数的计算1.1 说明盾构工作过程的力学参数计算是一个非常复杂的问题，由于地质因素、土层改良方法、掘进参数等一系列因素的影响，在盾构参数计算方法上存在很多不确定因素。

至今应用的盾构参数计算方法在很大程度上只是处于研究、探索阶段，甚至很大程度上是一些经验性的计算方法。

以下的计算在参考盾构生产厂家提供的有关计算资料及其它相关文献资料的基础上，根据南京地铁三号线地质勘察报告，结合我单位南京地铁二号线盾构施工经验，按照盾构厂商提供的设计方案来进行关键参数的校核计算。

1.2 推力计算1.2.1 盾构外荷载的确定由于盾构工程沿线的隧道埋深差别很大，在埋深最深处的隧道顶部的覆土厚度约为33m ，而在较浅处的隧道顶部距地面约为9.3m 。

根据常用算法，盾构的外部荷载将按照最大埋深处的松动土压和两倍盾构直径的全土柱高产生的土压计算，并取两者中的最大值作为盾构计算的外部荷载。

在新庄站—市政府站区间最大埋深位置在K19+342处，此处隧道处于全断面岩层中，上部覆土为②-1b2-3、②-1c2-3、②-2b4、③-1h1-2、③-2b2、③-3e1、③-3a1-2地层，埋深约33m ，所以对盾构计算取此断面埋深为最大埋深值。

软土计算中地质参数均按照此断面的③-3a1-2号地层选取如下：岩土容重：3/9.18m KN =γ 岩土的内摩擦角：φ=17.60土的粘结力： c=47KN/m2覆盖层厚度： mH 33max =地面荷载：2020/P KN m =水平侧压力系数：45.0=λ盾构外径：m D 4.6= 盾构主机长度： m L 38.7= 盾构主机重量： W=350t 经验土压力系数：01K =松动土压（泰沙基公式）计算：()()()()1010/0/0111/B H tg K B H tg K s e P e tg K B c B P φφφγ--⨯+-⨯⨯-⨯=其中B1=R ×ctg[(45°+φ/2)/2] =3.2×ctg[(45°+17.6°/2)/2] =6.3m代入上式得 P5=︒⨯.617)3.6/319.18(3.6tg －×[1－e -1×tg17.6°×(33/6.3)]+20×e -1×tg17.6°×(33/6.3)=228.7(KN/m 2)计算两倍掘进机直径的全土柱土压： Pq=γ×2×D=18.9×2×6.4=242(KN/m2)q sP P >qP ∴取作为计算的数据。

盾构法施工方法加固方案及强度计算

(b)刀盘正面的侧向土压力
(4)盾构在地层中沿设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片； (5)及时的向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环的位置； (6)盾构进入终端工作井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。
碴土储舱和料斗龙门吊车
泥浆处理设备
车站
竖井
皮带运输机
盾构机
电瓶车斗车泥浆注入车管片运输车螺旋输送机
盾构法施工方法、加固方案及强度计算
一、概述
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，在护盾的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法”。其施工主要步骤为： (1)在盾构法隧道的起始端和终端各建一个工作井； (2)盾构在起始端工作井内安装就位； (3)依靠盾构千斤顶推力将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出。
2 0
Cu Dd
D
Cu
D
2
(
2
)
M 3 ——滑移圆弧线CD段的抗滑力矩
M 3
0
Cut Dd
D
CutD 2
式中 Cu ——加固前土体地粘结力； Cut ——加固后土体地粘结力； H ——上覆土体的高度；
sin 1 t
D
抗滑移的安全系数K2
K2
M M
1.5
2．盾构的掘进 (1)盾构千斤顶总推力与刀盘扭矩计算 ①土压平衡式盾构 a．盾构千斤顶总推力推进土压平衡式盾构所需克服的阻力有：
泥水加压式盾构按泥浆系统压力控制方式可分为直接控制型(日本型)和间接控制型(德国型)两种基本类型。 ①直接控制型(日本型)泥水加压式盾构的泥浆压力控制由一套自动控制泥浆平衡的装置来实现。
清水槽
P1 泥浆调整槽

盾构机推力计算

盾构机的推力和扭矩计算盾构机的推力和扭矩计算包括软土和硬岩两种情况进行。

在软土中掘进时盾构机的推力和扭矩的计算地层参数按〈6〉岩石全风化带选取，由于岩土体中基本无水，所以水压力的计算按水土合算考虑。

选取可能出现的最不利受力情况埋深断面进行计算。

根据线路的纵剖面图，〈6〉层埋深不大，在确定盾构机拱顶处的均布围岩竖向压力P e 时，可直接取全部上覆土体自重作为上覆土地层压力。

盾构机所受压力：Pe =γh+ P 0 P 01= P e + G/DL P 1=P e ×λ P 2=(P+γ.D) λh γ为土容重，γG 为盾构机重，G=340 tD 为盾构机外径，D= m ； L 为盾构机长度，L= m ； P 0为地面上置荷载，P 0=2 t/m 2； P 01为盾构机底部的均布压力；P 1为盾构机拱顶处的侧向水土压力；P 2为盾构机底部的侧向水土压力；P e =×+2= t/m 2 P 01=+340/（×）=m 2 P 1=×=m 2P 2 =+××=m 2盾构推力计算盾构的推力主要由以下五部分组成：54321F F F F F F ++++=式中：F 1为盾构外壳与土体之间的摩擦力；F 2为刀盘上的水平推力引起的推力F 3为切土所需要的推力；F 4为盾尾与管片之间的摩阻力F5为后方台车的阻力πμ.)(4121011DL P P P P F e +++=3.0=μμ数，计算时取：土与钢之间的摩擦系式中：t F 23.11443.032.825.63.1889.1437.3383.26411=⨯⨯⨯+++⨯=π）（）（d P D F 224π=为水平土压力式中：d P ，）（2Dh P d +=λγ m D h 93.15228.68.122=+=+2/52.1493.1594.147.0m t P d =⨯⨯=t F 48.44552.1428.64/22=⨯=）（π ）（C D F 234/π=式中：C 为土的粘结力，C=m 2t F 06.1385.425.6423=⨯⨯=）（πc c W F μ=4式中：W C 、μC 为两环管片的重量（计算时假定有两环管片的重量作用在盾尾内，当管片容重为m3，管片宽度按计时，每环管片的重量为），两环管片的重量为考虑。

盾构掘进及主要参数计算4

B1 ( c / B1 ) v (1 e k0 tan H / B1 ) p0 e k0 tan H / B1 k 0 tan
B1 R0 cos(
12:33
/ 4 / 2
2
)
H1 H
p0

—28—
广州盾建
150 100
计算土压力与实测土压力分布对比不含抗力的计算土压力
广州盾建
8

00:18
泥水平衡盾构的 2种平衡模式

泥水平衡模式：直接利用土仓泥水压力平衡掌泥水平衡模式：直接利用土仓泥水压力平衡掌子面的水压力和土压力。气压复合模式：开挖仓内的泥水压力通过气压气压复合模式：开挖仓内的泥水压力通过气压调节方式进行控制。

3.2 主要掘进参数的计算

广州盾建
—31—
12:33
管片内力与变形的现场监测试验研究
12:33
广州盾建
—32—
(2) 掘进推力 F
盾构的掘进总推力是由各种推进阻力的总和来确定。推进阻力主要由以下几项构成：

盾构外周和土体的摩擦阻力（盾构外周和土体的摩擦阻力（如何测摩阻力？）盾构正面阻力(土仓压力) 管片与盾构本体内壁之间的摩擦力
计算值与稳定后实测值相对误差(%)
63.55 -43.89 9.15 14.67 -2.41 -4.43
12:33
广州盾建
—30—
主要研究结论：

监测数据表明：注浆时的实测土压力是计算土压力的1.6~2.8倍，是稳定土压力的1.3~2.2倍。盾尾注浆压力是施工过程管片外表面受到的最大施工荷载，设计时外荷载取值应考虑注浆压力。研究结果表明：目前设计中常用的惯用设计法土压力计算模型是合理的，泰沙基（Terzaghi）松弛土压力与实测土压力基本接近，实测稳定土压力与计算土压力分布规律是吻合的。

盾构管片螺栓扭矩要求

盾构管片螺栓扭矩要求盾构是一种应用广泛的地下工程施工方法，盾构机在进行推进时需要将管片通过螺栓连接起来，而盾构管片螺栓的扭矩要求对于工程质量和安全至关重要。

本文将对进行深入探讨。

盾构管片螺栓扭矩要求的确定需要考虑多方面因素，包括管片材质、管片的设计和施工要求等。

在盾构施工中，管片通常是由混凝土或钢材制成，因此在确定螺栓扭矩要求时需要考虑管片的材质参数，以确保螺栓的扭矩能够承受管片的重量和受力情况。

此外，盾构管片的设计和施工要求也会对螺栓扭矩要求产生影响。

在盾构管片的设计中，通常会考虑到管片的受力情况和连接方式，以确保管片的安全可靠。

因此，在确定螺栓扭矩要求时，需要根据设计要求合理地确定扭矩数值，以确保管片连接的牢固性和安全性。

此外，在盾构施工中，螺栓扭矩要求的确定还需要考虑到施工现场的实际情况。

盾构施工通常会在地下进行，因此施工环境可能会受到地质条件、地下水位以及其他因素的影响。

在这种情况下，需要根据实际施工情况合理地确定螺栓扭矩要求，以确保盾构管片的安全连接和施工质量。

在实际盾构施工中，螺栓扭矩的确定通常是由专业技术人员根据相关标准和规范进行计算和验证的。

国内外对于盾构管片螺栓扭矩要求的相关标准也在不断完善和更新中，以适应不同的施工环境和需求。

因此，在进行盾构施工时，有必要根据最新的标准和规范要求合理地确定螺栓扭矩，以确保工程质量和施工安全。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，盾构管片螺栓扭矩要求是盾构施工中的重要参数之一，确定合理的螺栓扭矩对于施工质量和工程安全至关重要。

通过对盾构管片螺栓扭矩要求的深入研究和分析，可以帮助提高盾构施工的质量和效率，保障工程的顺利进行。

希望本文的探讨能够为盾构工程领域的相关研究和工程实践提供一定的借鉴和参考。

始发推力及扭矩计算

右线始发推力及扭矩计算一、计算条件盾构机受力分析：图1项目符号单位覆土厚度H m地下水位(从水面至盾构机顶部为止) H w m泥土天然容重γt/m3水的容重γw t/m3土内部摩擦角φdegree 静土压系数k0--- 土的粘聚力 c kN/m2盾构机外径 D m盾构机总长L m盾体长度Ls m盾体总重量Gs t后配套台车总重量Gt t推进油缸推力 F kN/根油缸装备数量m 根刀盘扭矩Tr kN-m 管片外径Ds m刀盘开口率ξ％刀盘幅宽l m标准刀刀刃宽度B0 cm如图1所示，盾构机在土体中，覆土厚度H ，其间含有H W 高的水头，此时盾构机上下左右均受到水和土体对它的作用力，如图2所示： 1)、盾构机顶部所受的垂直负荷：P1P 1＝H ·γ×10 2)、盾构机顶部侧向负荷： Q 1101P k Q ⨯=3)、盾构机底部侧向负荷： Q 2()102⨯⨯+=γD H k Q4)、盾构机底部所受的垂直负荷：3Pg P P +=13盾构机自重引起的压力：LsD Gs g ⋅⨯=10图2 图3DP1P3二、盾构掘进刀盘扭矩和所需推力计算1、掘进时刀盘扭矩理论刀盘扭矩：TT = T 1 + T 2 + T 3 + T 4其中 T 1：刀具的切削阻力扭矩T 2：大刀盘面板与地层的摩擦阻力扭矩 T 3：大刀盘外周部与地层的摩擦阻力扭矩 T 4：中间支撑梁的阻力矩 1）、刀具的切削阻力扭矩：T 1H α=10×2.1×ec ･B0･t ･10(-0.22θ)/1000 T 1=n t ×H α×R k其中 e c ：切削阻力系数 B 0：切削刀刃宽度 t ：切入深度 θ：切削刀刃的前角 n t ：刀盘刀具装备数R k ：刀盘刀具平均安装半径2）、大刀盘面板与地层的摩擦阻力扭矩：T 2()322132⎪⎭⎫⎝⎛⋅-⋅⋅=D c T ξπ其中：ξ为大刀盘开口率3）、大刀盘外周部与地层的摩擦阻力扭矩；T 32322⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅⋅=D l c T π其中 l ：为大刀盘外周板的宽度 4）、中间支撑梁的阻力矩 T 4c r ld n T a a a a ⨯⨯⨯⨯⨯=242、盾构掘进推力盾构机所需推力：FF = F 1 + F 2 + F 3 + F 4其中 F 1：外壳板外周面与坑壁的摩擦阻力的推力 F 2：盾构机前方的水土压力的推力 F 3：管片与盾尾密封的摩擦阻力的推力 F 4：后配套设备的牵引阻力的推力1）、盾体外壳板外周面与坑壁的摩擦抵抗的推力：F 1 Ls D C F ⋅⋅⋅=π1 2）、盾构机前方的土水压力的推力：F 2()422212D Q Q F ⋅⋅+=π 3）、管片与盾尾密封的摩擦阻力的推力：F 3F 3＝μs ×n s ×π×D s ×(P s +P x )其中：μs ：管片与盾尾密封的摩擦系数(＝0.3) P s ：盾尾密封的紧迫力 (＝3.1kN/m)P x ：水压引起的紧迫力 (43.00.13211P Q Q P +++⨯⨯=)4）、后配套设备的牵引阻力的推力：F 4 F 4＝G t ×μt ×9.8其中μt ：牵引阻力系数(＝0.2)。