敞开式TBM施工隧道掘进段空气温度计算方法

以敞开式隧道掘进机(TBM)施工隧道为研究对象,基于热力学原理,分析掘进段热害影响因素,建立敞开式TBM掘进段空气温度的计算模型,对不同围岩级别、不同岩温下掘进段内空气温度进行计算研究。结果表明:自掘进开始,TBM掘进段内空气温度迅速升高,在掘进20min时升高至接近最大值并保持基本稳定,停机后空气温度迅速下降;掘进段空气温度随围岩温度的升高和围岩级别的提高显著上升;通风对掘进段内空气有明显的降温效果;围岩温度为18℃,Ⅱ级围岩无通风时掘进段空气温度为39.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至27.9℃,通风控制空气温度低于28℃规范限值;围岩级别Ⅱ级,60℃岩温无通风时掘进段空气温度为81.9℃,通风量为60m3·s-1时下降至46.9℃,但空气温度仍然较高,可采用在正常施工通风基础上增加洞内局部降温措施。

基于自适应鲁棒控制算法的硬岩隧道掘进机水平方向轨迹纠偏控制

硬岩隧道掘进机在施工过程中掘进轨迹与施工设定轴线无法时刻保持一致,需要轨迹纠偏控制来实现施工的顺利进行。敞开式硬岩隧道掘进机可通过调节左右推进油缸推力对装备的水平方向位姿进行调节。对掘进装备的主驱动-推进-撑靴多系统进行运动学分析和动力学建模,得到掘进机的水平方向纠偏调向模型。为解决模型中的参数不确定项和不确定非线性项,利用自适应鲁棒控制策略设计轨迹纠偏控制器,通过仿真结果可知,设计的控制器能快速、平滑且精确地进行纠偏调控。