基于工程實測數(shù)據(jù)分析的TBM掘進功率建模.pdf

1、 天津大學碩士學位論文 基于工程 基于工程實測數(shù)據(jù) 實測數(shù)據(jù)分析 分析的 TBM 掘進功率 掘進功率 建模 建模 The modeling of TBM boring power based on the measured data 學科專業(yè)：固體力學 研 究 生：成志飛 指導教師：秦慶華 教授（張茜） 天津大學機械工程學院 2016 年 12 月 I 中文 中文摘要 摘要 硬巖隧道掘進機（Tunnel Boring Machine

2、，簡稱 TBM ）是用于隧道一次成型的大型裝備。掘進功率是反映裝備性能的重要參數(shù)，分析地質條件、掘進狀態(tài)等關鍵工程因素對裝備掘進功率的影響規(guī)律并建立預估模型具有重要意義。 隨著信息收集技術的發(fā)展， 探索如何利用工程數(shù)據(jù)建立多因素影響、 非線性關系明顯的預測模型十分必要。 本文首先分析裝備掘進過程， 解析影響掘進性能的影響變量， 針對特定工程建立相關變量的數(shù)據(jù)組， 并對其分布特征以及變量間的相關性進行初步分析。 為進一步建模做準備。 然后

3、，在工程實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的基礎上，分別利用線性、非線性回歸方法建立掘進功率的預測模型。 通過討論各方法的建模過程及結果， 分析各方法的優(yōu)缺點以及對于該工程問題的適用性。 本文采用可以克服自變量間多重共線性的偏最小二乘回歸建立掘進功率的線性回歸模型； 采用多項式回歸模型結合逐步回歸建立掘進功率非線性顯式模型； 最后利用支持向量機回歸建立掘進功率的非線性預測模型。 最后，在數(shù)據(jù)分析建模工作基礎上，將力學分析方法與之相結合，分析裝備掘進過程的

4、力學特征， 挖掘掘進參數(shù)、 地質參數(shù)等關鍵工程參量與裝備掘進功率及性能間的影響規(guī)律， 建立能反映裝備控制規(guī)律的掘進功率近似力學模型。 先對裝備掘進過程的力學特征進行分析， 抓住影響裝備掘進過程的主要因素， 推導出掘進推力和刀盤驅動扭矩表達式。 基于輸入能耗與載荷間的依存關系， 建立了裝備掘進功率的近似預估模型， 并結合工程數(shù)據(jù)識別反映具體工況等因素的模型系數(shù)。 進一步利用未參與建模過程的獨立檢驗數(shù)據(jù)對本文所建立模型的有效性和適用性進行討