盾構(gòu)施工中管片擬合DTA問題研究.pdf

1、本課題來源于國家863計劃項目--盾構(gòu)(Tunnel Boring Machine--TBM))隧道掘進(jìn)施工輔助系統(tǒng)和導(dǎo)向技術(shù)研究及示范應(yīng)用.本文主要研究管片選取對隧道設(shè)計軸線(Designed Tunnel Axis--DTA)的擬合問題.管片選取一般只使用數(shù)學(xué)公式計算出結(jié)果,然后根據(jù)結(jié)果預(yù)測管片.但是在有鉸接油缸的盾構(gòu)中,鉸接油缸伸長量是不能直接控制的,不確定的,所以只用數(shù)學(xué)公式在預(yù)測應(yīng)用上有局限性,需要探索新的方法.模糊控制理論可

2、以較好的解決這個問題.本文的主要工作和研究內(nèi)容如下:(1)使用一般方法,即建立明確的數(shù)學(xué)模型,導(dǎo)出數(shù)學(xué)公式,進(jìn)行無鉸接油缸盾構(gòu)的管片選取.(2)引入人工智能理論,進(jìn)行有鉸接油缸的盾構(gòu)的管片預(yù)測選取.鉸接油缸伸長量不能預(yù)先確定,不能通過明確管片預(yù)測數(shù)學(xué)模型求解,所以本文引入人工智能思想,模擬分層模糊控制器進(jìn)行此類管片選取.鉸接油缸伸長量視為始終為零,則該過程演變?yōu)闊o鉸接油缸盾構(gòu)的管環(huán)預(yù)測.(3)進(jìn)行糾偏判別.盾構(gòu)施工中的管片選取與盾構(gòu)姿態(tài)

3、共同決定盾構(gòu)的施工方向.隧道設(shè)計軸線提供的只是線形要素,每點的空間坐標(biāo)需要自行求取.本文采用直線插補(bǔ)算法,以一米為插補(bǔ)長度,經(jīng)過推導(dǎo)得出隧道設(shè)計軸線上點的空間坐標(biāo)公式,誤差分析表明該插補(bǔ)算法滿足施工要求.求得對應(yīng)的隧道設(shè)計軸線上的坐標(biāo)值后,將其與實時測量獲得的盾構(gòu)空間坐標(biāo)比較,判斷是否需要糾偏.(4)設(shè)計糾偏曲線.當(dāng)偏移量和偏移角度數(shù)值比較大,超過管片自身的糾偏范圍時,則需要設(shè)計糾偏曲線.本文結(jié)合幾何圖形推導(dǎo)得出針對圓曲線、直線和緩和曲