盾構機密封艙多點土壓平衡優(yōu)化控制策略.pdf

1、土壓平衡盾構機是一種地下隧道施工中的專用工程機械，是目前最為先進的新型盾構，被廣泛應用于地鐵隧道、公路隧道、水利工程等地下工程建設。盾構施工過程中，掘進面壓力失衡是導致地表塌陷或隆起等安全事故的主要原因，保持掘進面與盾構機密封艙之間的土壓平衡是安全、高效施工的關鍵。地質條件的隨機多樣性與多場耦合作用使得掘進面的物理和力學行為極為復雜、難以預測，因而目前實際施工中的土壓平衡控制仍主要依靠人工經驗來進行。因此，實現盾構機密封艙土壓平衡的自動

2、控制是盾構技術研究中的重要課題。本文在對盾構掘進過程進行機理分析的基礎上，結合先進控制理論與優(yōu)化算法，對盾構機密封艙多點土壓平衡優(yōu)化控制策略進行了研究，主要工作如下:
　　(1)對盾構技術的研究背景、起源、國內外發(fā)展情況等進行了概述，闡明了本文的研究意義。簡述土壓平衡盾構機的構造以及工作原理，并對盾構掘進過程中的開挖面穩(wěn)定機理進行了說明。
　　(2)通過對盾構掘進過程進行機理分析，綜合考慮了盾構機總推力、推進速度、螺旋輸送機

3、轉速耦合作用對掘進面穩(wěn)定性的影響，以密封艙隔板上帶有四個土壓傳感器的土壓平衡盾構機為例，基于自適應神經模糊推理系統，提出了以總推力、推進速度、螺旋輸送機轉速以及當前時刻土壓值為輸入變量，以下一時刻的土壓值為輸出變量的多點土壓預測模型。采用現場施工數據對模型進行了仿真驗證，結果表明，該模型能夠較為精確的對密封艙內的土體壓力進行預測。
　　(3)以各壓力點土壓預測值與對應的土壓設定值之間的絕對誤差之和最小為優(yōu)化目標，提出了采用蟻群算法