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龙图腾网获悉长安大学申请的专利一种考虑坡度和曲率半径影响的盾构机顶推力计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119323091B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411413210.3，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权一种考虑坡度和曲率半径影响的盾构机顶推力计算方法是由来弘鹏;朱新健;马彤辉;魏倩;董雪明慧设计研发完成，并于2024-10-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑坡度和曲率半径影响的盾构机顶推力计算方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种考虑坡度和曲率半径影响的盾构机顶推力计算方法，包括计算所述盾壳与周围土体的摩擦阻力；计算所述刀盘正面阻力；计算所述管片与盾尾的摩擦力、牵引拖车的阻力及切口环贯入阻力；计算所述上坡掘进时，盾构机自重沿隧道轴线分量引起的阻力；计算所述盾构机转弯推力差；根据所述盾壳与周围土体的摩擦阻力、刀盘正面阻力、管片与盾尾的摩擦力、牵引拖车的阻力及切口环贯入阻力、盾构机自重沿隧道轴线分量引起的阻力、盾构机转弯推力差计算所述盾构机顶推力。本发明考虑了坡度和曲率半径条件对盾构机顶推力的影响，增加了两个关键分项阻力，提高了盾构机顶推力的计算准确性，弥补了现有计算方法中忽略坡度和曲率半径的技术缺陷。

本发明授权一种考虑坡度和曲率半径影响的盾构机顶推力计算方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑坡度和曲率半径影响的盾构机顶推力计算方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、根据盾壳与周围土体摩擦力计算模型，计算作用在盾壳上的竖向土压力和侧向土压力，求得所述竖向土压力和侧向土压力在盾构径向上的分力之和即为径向土压力，选取盾壳与周围土体之间的摩擦系数，计算所述盾壳与周围土体的摩擦阻力； 步骤二、根据刀盘正面土压力计算模型及土仓内土体微元受力，分别计算刀盘正面土压力和土仓内壁与土体的摩阻力，根据所述刀盘正面土压力和土仓内壁与土体的摩阻力计算所述刀盘正面阻力； 步骤三、计算管片与盾尾的摩擦力、牵引拖车的阻力及切口环贯入阻力； 步骤四、计算上坡掘进时，盾构机自重沿隧道轴线分量引起的阻力； 步骤五、根据盾壳周围土压力变化及刀盘土压力变化，分别计算盾壳土压力增量及刀盘土压力增量对转动中心的转矩；根据所述盾壳和刀盘的土压力增量对转动中心的转矩计算所述盾构机转弯推力差； 其中，由于盾构油缸推进时，左侧推力和右侧推力的力臂相同，所以盾构机每推进1环管片时产生的转矩M即为左侧推力和右侧推力的差值，所述转矩M可由盾构转动过程中的盾壳土压力增量对转动中心的转矩M1与刀盘土压力增量对转动中心的转矩M2之和求得，具体包括： 501、计算所述盾壳土压力增量Δσ： 式中，kt为土体弹簧常数；S为盾壳周围土体的水平位移；Es为土体弹性模量；Ep为盾构机弹性模量；Ip为盾构机惯性矩；RD为刀盘半径； 根据所述盾壳土压力增量Δσ求其对转动中心Oq的总转矩M1： 式中，盾构机推进1环管片时的转角δg单位rad；l为每环管片宽度，单位m；R为隧道曲率半径，单位m；Lq为前盾长度，单位m； 502、计算所述刀盘上任一点的水平位移S′和刀盘土压力增量Δσ′： S′＝δgrcosθ △σ′＝kδgrcosθ； 根据所述刀盘土压力增量Δσ′求其对转动中心Oq的总转矩M2： 503、计算所述盾构机转弯推力差F6： 式中，M1为盾壳土压力增量对转动中心Oq的总转矩；M2为刀盘土压力增量对转动中心Oq的总转矩； 步骤六、根据所述盾壳与周围土体的摩擦阻力、刀盘正面阻力、管片与盾尾的摩擦力、牵引拖车的阻力及切口环贯入阻力、盾构机自重沿隧道轴线分量引起的阻力、盾构机转弯推力差计算所述盾构机顶推力。

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