【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及顶管工程，尤其涉及一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法。
技术介绍
1、顶管在一般土层推进的顶力计算模型已较成熟，在诸多实际工程中得到了有效验证。然而，顶管技术在岩石地层中应用时顶力计算大都借鉴一般土层的计算方法，产生误差较大，不能评估现场实际情况，因此，顶管在岩层中的顶力计算问题亟待解决。
2、申请号为cn202310391176.3的专利公开了一种强风化岩体中岩石顶管接触压力计算方法，包括：选取目标岩石顶管区域、对目标区域进行顶管受力分析、进一步分析目标区域内的侧压力系数、计算目标区域内剪应力以及得到土拱模型，对强风化岩石顶管区域进行有效计算，准确控制目标区域的顶管区域状况。以应力偏转理论为出发点，解释强风化岩体中顶管的受力状态，给出顶管顶力增加的规律，计算任意强风化地层中顶管接触压力和摩擦力大小。
3、申请号为cn202210781022.0的专利公开了一种适用于不开槽顶管施工的管顶竖向土压力计算方法及装置，该方法包括：获取不开槽顶管施工区域内土体的宏观参数和顶管机的超挖量；根据管道设计参数以及土体的宏观参数建立离散元模型，对由超挖量引起的土体移动过程进行数值模拟，以确定管顶剪切带发展高度和剪切带平均宽度；根据土体的宏观参数、管顶剪切带发展高度和剪切带平均宽度计算不开槽顶管施工管顶竖向土压力。
4、已有的理论计算公式，没有较全面考虑膨润土的注浆效应。膨润土泥浆在顶管顶进过程中有两个作用机理：一为润滑作用；二为填补与支撑作用。如果注浆效果良好，在隧洞稳定的前提下，管节与围
5、因此，我们提出了一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法用于解决上述情况中存在的问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术所存在的上述问题，本专利技术提供了一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，包括：
4、s110分析管节单位长度上受到的泥浆浮力；
5、s120计算管岩、管渣接触条件下接触区压力合力大小；
6、s130确定管岩接触状态下管节单位长度侧摩阻力，确定管节与沉渣接触时管节单位长度侧摩阻力；
7、s140获得顶管顶力大小。
8、前述稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，在所述步骤s110中，所述管节单位长度上受到的泥浆浮力为：
9、
10、积分得：
11、
12、其中，h为液体自由液面离管节顶面；r为管半径；ω为管底部沉渣角度；γm为液体重度；管长度取单位长度。
13、前述稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，在所述步骤s120中，所述管岩接触区压力合力为：
14、p1＝fv-fup(0)
15、其中，fv为管道自重，fup(0)为ω＝0时的泥浆浮力值。
16、前述稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，在所述步骤s120中，所述管渣接触区压力合力为：
17、
18、其中，接触压力的一般关系式为：
19、
20、-ω/2＜θ＜ω/2
21、其中，r为隧洞半径；p(θ)为接触区压力；ξ＝tan(ω/4)，为中间变量；
22、k＝tan(θ/2)，为中间变量；ω为接触区角度；
23、采用数值积分五点gauss-legendre公式进行积分的求解，计算p(ω)。
24、前述稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，在所述步骤s130中，所述管岩接触状态下管节单位长度侧摩阻力为：
25、ft＝fr+fw＝μrp1+τw(πd-br)
26、τw＝μwpw+cw
27、其中，ft为单位长度管壁侧摩阻力；fr为单位长度管岩摩阻力；fw为单位长度管浆摩阻力；τw为管浆剪切力；br为管岩接触宽度；d为管节外径；μr为管岩摩擦因数；μw为管与浆摩擦因数；p1为管岩接触压力；pw为注浆压力；cw为管浆黏聚力。
28、将管岩接触区压力合力带入得，
29、
30、进一步代入fup(0)＝γmπr2，可得
31、
32、前述稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，在所述步骤s130中，所述管渣接触状态下管节单位长度侧摩阻力为：
33、ft2＝μap(ω)+(πd-ωr)τw
34、其中，μa为管道与渣石之间的摩擦因数。
35、前述稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，在所述步骤s140中，所述顶管顶力为：
36、f＝xft2+(l-x)ft1+fa
37、其中，fa＝pwa+fc；
38、其中，fa为迎面阻力；fc为刀具贯入阻力；a为刀盘面积；l为顶进长度；x为沉渣带长度。
39、本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，同时考虑了泥浆托浮作用、管节底部沉渣引起的接触压力变化以及沉渣沿管线分布范围，推导出稳定围岩条件下长距离岩石顶管顶力计算公式；本专利技术可以精确计算稳定围岩条件下中长距离岩石顶管顶力大小，提高了顶管设备使用效率，降低计算误差，实现了安全经济生产。
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1.一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：在所述步骤S110中，所述泥浆浮力为：
3.根据权利要求2所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：在所述步骤S120中，所述管岩接触区压力合力为：
4.根据权利要求3所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：所述步骤S120中,所述管渣接触区压力合力为：
5.根据权利要求4所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：所述P(ω)采用数值积分五点Gauss-Legendre公式进行积分求解计算。
6.根据权利要求4所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：在所述步骤S130中,所述管岩接触状态下管节单位长度侧摩阻力计算步骤为：
7.根据权利要求6所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：在所述步骤S130中,所述管渣接触状态下管节单位长度侧摩阻力计算步骤为：
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...【技术特征摘要】
1.一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：在所述步骤s110中，所述泥浆浮力为：
3.根据权利要求2所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：在所述步骤s120中，所述管岩接触区压力合力为：
4.根据权利要求3所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算方法，其特征在于：所述步骤s120中,所述管渣接触区压力合力为：
5.根据权利要求4所述的一种稳定岩体中长距离岩石顶管顶力计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：武奋前，黄晓予，简全荣，徐晓立，陈孝湘，林少远，陈国文，吴培贵，吴勤斌，杨迪珊，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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