盾构机推力计算
TBM力的计算范文
TBM力的计算范文TBM（Thrust and Boring Machine）力的计算是指在盾构工程中，计算盾构机在推进过程中所需的推力大小。
推力是盾构机推进的核心参数之一，它直接影响到盾构机的推进速度和施工效率。
在盾构机推进过程中，推力的计算一般依据以下几个因素：2.导轨的摩擦力：盾构机在推进过程中，会沿着导轨前进。
导轨与盾构机之间的接触面会产生一定的摩擦力，阻碍盾构机的前进。
通过计算摩擦力的大小，可以确定所需的推力。
3.土层的摩擦力：盾构机推进时，还要克服土层的摩擦力。
土层的摩擦力取决于土壤的抗剪强度和土与盾构机之间的接触面积。
通过计算土层的摩擦力，可以确定所需的推力。
以上三个因素是影响推力计算的关键因素。
下面以一个实际的案例来进行详细说明。
假设盾构隧道的里程为1000米，隧道直径为8米，地层深度为50米。
根据地质勘探资料得知，该隧道区间土层主要由黏土组成，抗剪强度为100kPa。
已知导轨与盾构机之间的摩擦系数为0.05、根据勘探资料，地层应力为20MPa。
首先，计算径向压力：地层自重压力=地层面积×地层单位体积质量地层单位体积质量=23.5kN/m^3（假设）地层应力压力=地层面积×地层应力其次，计算导轨摩擦力：导轨摩擦力=导轨接触面积×摩擦系数×地层单位体积质量最后，计算土层摩擦力：土层接触面积=2×π×(8÷2)×50≈1256.64平方米土层摩擦力=土层接触面积×抗剪强度综上所述，推力大小计算结果为：推力=径向压力+导轨摩擦力+土层摩擦力以上就是盾构机推力计算的一个简单案例。
实际中，在进行推力计算时，需要考虑更多的因素和参数，如地层的变化情况、不同地层的摩擦系数和抗剪强度等。
同时，也需要结合盾构机的技术性能和工程项目的实际情况来确定最终的推力大小，确保施工的顺利进行。
盾构机的计算原理及应用
盾构机的计算原理及应用1. 引言盾构机作为一种重要的地下工程施工设备，在城市地下空间开发中起着重要作用。
本文将介绍盾构机的计算原理以及其在工程中的应用。
2. 盾构机的计算原理盾构机的计算原理是在工程实践的基础上得出的，主要涉及以下几个方面：2.1 地质勘探与分析在盾构施工之前，需要进行地质勘探和分析，确定地下岩土体的力学性质、地下水情况等。
这些信息对盾构机的计算具有重要意义。
2.2 土压力计算在盾构施工过程中，土压力是一个重要的计算参数。
根据地质勘探数据和盾构机的工作原理，可以计算出土体对盾构机的压力。
土压力的计算可以采用经验公式或者数值模拟方法。
2.3 盾构机推力计算盾构机需要推动推土板进行推进，推力是盾构机运行的关键参数。
推力的计算需要考虑盾构机的结构和工作状态，可以通过力学模型和数值模拟方法得出。
2.4 涌水压力计算在地下施工中，涌水是一个常见的问题。
盾构机在遇到涌水时，需要承受涌水带来的压力。
涌水压力的计算需要考虑涌水速度、涌水口尺寸等因素。
3. 盾构机的应用盾构机在地下工程中具有广泛的应用，特别是在城市地铁、隧道等工程中。
3.1 地铁工程中的应用地铁工程是盾构机的重要应用领域之一。
盾构机在地铁隧道的开挖过程中，可以保证施工速度、质量和安全。
盾构机还可以根据地下的地质情况进行设计和调整，以提高施工效率和降低土体开挖的风险。
3.2 隧道工程中的应用除了地铁工程，盾构机还广泛运用于其他隧道工程，如水利隧道、交通隧道等。
盾构机能够根据地下环境进行自动控制，提高施工效率和减少对地下环境的影响。
3.3 城市地下空间的开发随着城市的发展，地下空间的利用也越来越重要。
盾构机在城市地下空间的开发中扮演着重要角色，可以用于地下商业、地下停车场等建设。
盾构机的应用使得城市地下空间的利用更加高效和便捷。
4. 结论通过对盾构机的计算原理和应用进行介绍，可以看出盾构机在地下工程施工中具有重要的地位和作用。
准确的计算和合理的应用可以提高盾构机的效率和安全性，为城市地下空间的开发做出贡献。
盾构推力计算
一、液压泵的选择
1、根据公式算出盾构推进所需的最小推力F0；
2、选择几种千斤顶油缸，根据其直径D0和压力P0算出单个油缸的推力
D2π×P
F1=1
4
3、已我们这边为例，盾构有16组千斤顶，每组有两个油缸，那么推力为:
F2=16×2×F1
4、选择适当型号的油缸，令F2>F0即可；
5、你说的“泵”应该叫做“推进泵”，是给油缸送油的，它的主要参数是流量Q0
（L/min）和压力P1（MPa）；
6、先了解下你们这边隧道的最大允许推进速度V0，这个速度就是千斤顶的最大
D2π×16×2
伸出速度，则最大推进速度时的液压油需求量Q1=V0×1
4
7、Q0>Q1, P1>P0则推进泵满足要求，就确定了推进泵的型号。
如果是两个推进泵，则两个推进泵的流量总和大于Q1，任意压力大于P0。
8、具体多少组千斤顶根据盾构直径而定，地铁一般是16组32个。
警告：
纯属个人看法，慎用！
二、电机车的选择
1、根据盾构直径D和管片宽度L算出一环的挖掘量K=1
4
D2π×L
2、根据土的重度γ算出土体的质量M1=1
4
D2π×L×γ，容重查勘察报告。
3、管片的质量为M2、电机车及平板车的质量为M3
我们这边的形式如下
电机车浆车4节土箱平板车
2节管片平板车
4、一帮情况下M1>M2，则电机车的最大负载为M1+M3，
5、根据隧道最大坡度和摩擦系数可算出电机车的牵引力，则确定了电机车的型
号。
盾构机推力和扭矩计算
盾构机推力和刀盘扭矩的地层适应性评价1、推力计算盾构的推力应包含以下几个部分：1）盾壳和土层的摩擦力 FM其中μ为盾壳和土体间的摩擦系数，根据经验值取0.25。
计算得：FM=8074KN2）盾构推进正时面推进阻力其中Di 为盾构机内径Ps 为设计掘削土压（kN/m2）设计掘削土压Ps=地下水压+土压+预压其中地下水压在粘土层处相对于隧道中部的水头最大约11.5m ，那么水压力为115kN/m 2；土压按静止土压力计算：Po=Ko γH上式中：Po—静止土压力H—覆土厚度Ko—静止土压系数Ko=1－sin φ式中：φ—有效内摩擦角经计算Po=127 kN/m2预压力一般取30 kN/m2Ps=115+127+30=272kN/m2M BA S NL F F F +F +F =+∑()[]4/11h h V V M P P P P L D F +++⨯⨯⨯=πμBA F 214BA i s F D p π==9109.3 KN3）盾尾密封的摩擦力（经验值，周向每米密封的摩擦力） （管片外径6.4m ）4）拖拉后配套的力 FNL （经验值）5）总推力计算ΣF=17943.3KN在盾构上坡和转弯时盾构的推力按直线水平段的1.5倍考虑，盾构的实际推力应为：ΣF=17943.3×1.5=26914.95KN盾构机实际配备推力：S -488/S -698盾构机实际推力分别为34210KN 和50668KN 。
均能满足盾构的实际需要.2、扭矩计算1）刀具切削扭矩推进速度：刀盘转速： （根据类似工程选取经验值） 刀盘每转切深：岩土的抗压强度： ；刀盘直径： Dd=6.68mT 1=0.5x[100x0.0667x(6.68x0.5)2]=37.2KNm214BA i s F D p π=2S 'F i s F D π=S'10/F KN m=KN F NL 750=h m V /8.4max =rpm n 2.1=cm n V h 67.6/max ==100u q KPa =()[]2max 15.05.0⨯⨯⨯⨯=d u D h q T2）刀盘自重产生的主轴承旋转反力矩:其中：刀盘自重：主轴承滚动半径：滚动摩擦系数：3）刀盘推力荷载产生的旋转阻力矩 其中：推力载荷 ；刀盘不开口率： a=0.4；刀盘半径；P t =0.4x3.14x3.34x102=428KNT 3=428x1.3x0.004=2.23KN.m4）密封装置摩擦力矩式中：密封与钢之间的摩擦系数：；密封的推力：；密封数：密封的安装半径：5）刀盘前表面上的摩擦力矩； g R G T μ⨯⨯=12570G KN =m R 3.1=004.0=g μ2570 1.30.00429.6.T KN m=⨯⨯=g t R P T μ⨯⨯=3d t P R P ⨯⨯⨯=2παm R 14.32=()1/2102/d h h P P P KN m =+=2142m m m R n F T ⨯⨯⨯⨯=μπ2.0=m μKPa F m 5.1=3=n m R m 25.11=mKN T m .8.825.135.12.02214=⨯⨯⨯⨯=π()d p P R T ⨯⨯⨯⨯⨯=32532μπα其中土层和刀盘间的摩擦系数：；T5=2/3x(0.7x3.14x0.15x3.343x102)=835KN.m6）刀盘圆周的摩擦反力矩其中刀盘边缘宽度：；刀盘圆周土压力：T 6=2x3.14x6.68x0.45x205x0.15=580KN.m7）刀盘背面的摩擦力矩刀盘背面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生，假定土仓室内的土压力为Pd8）刀盘开口槽的剪切力矩其中土的抗剪应力：在切削腔内，由于碴土含有水，取C=15KPa ，内摩擦角为 T 8=2/3x3.14x23x3.343x(1-0.7)=538KN.m9）刀盘土仓内的搅动力矩T 9其中刀盘支撑柱直径：；刀盘支撑柱长度；支撑柱数量刀盘支撑柱外端半径：；刀盘支撑柱内端半径：所以，刀盘总扭矩15.0=p μp z d P B D T μπ⨯⨯⨯⨯=26m B 45.0=()11/4205z h h v v P P P P P KPa =+++=()3722722.94.3p d T R P KN m απμ=⨯⨯⨯⨯⨯=()απτ-⨯⨯⨯⨯=132328R C T 15102523d C C P tg tg KPa τφ=+=+⨯︒=︒=5φ()b d z b n r r P L T ⨯+⨯⨯⨯=2/219φm b 6.0=φm L z 1.1=4=b n m r 4.12=m r 7.01=()m KN T .5.44442/7.04.136.1601.16.09=⨯+⨯⨯⨯=，此为额定扭矩。
某泥水盾构机推力计算书
某泥水盾构机推力计算书1)计算条件1-1土质条件土壤单位体积的重量γ土壤单位体积的重量(水中) γ'水单位体积的重量γw土壤内摩擦角φ侧向土压摩擦系数Ka最大埋深H从盾构顶部测量的最大地下水位Hw开挖面的水压(盾构机中央) Pw泥土和钢板间的摩擦系数μ1-2 盾构机盾构外径 D盾构长度L盾构总重W盾构千斤顶的最大推力Fj盾构千斤顶的数量nj 1-3 管片材料类型RC单环管片的重量Ws管片和钢板间的摩擦系数μc2)作用于盾构外部钢板的土压将土压减去水压，可求得盾构外壁和泥土之间的摩擦阻。
土压可根据整个埋深计算得出。
上载负载P1、P2为∶P1=γ’H+ PoP2=P1+S式中∶S=πｇ=πγｏｔ水平负载Q1、Q2为:Q1=K1(γ’ H1)Q2=K1{γ’(H1+2R) }3）作用于刀盘面的土压根据整个埋深可计算出土压。
土压可由下式得出。
Pd=Ka×{γ’×(H+R)}4）盾构机的掘进阻力盾构机的掘进阻力表示如下：(1)盾构外部钢板和泥土之间的摩擦阻力(F1)F1=μ×{π×D×L×(P0+P2+P3+P0')/4+W}(2)土压的正面阻力(F2)F2=(π×D2/4)×Pd(3)水压的正面阻力(F3)F3=(π×D2/4) ×Pw(4)盾尾内表面和管片之间的摩擦力(F4)F4=μc×Ws'×gWs'=作用于盾尾部分的重量(假定作用在盾尾部分的最大重量相当于2个环片的重量。
) 5）所需推力和装备推力根据4.(1)～(4),所需推力可由下式得出：F=F1+F2+F3+F4而实际装备推力 Fa 为Fa= Fj×nj=278400 kN ＞ F SF=1.61【CASE2】因此，该盾构机具有足够的推力。
水压的正面阻力F3 kN 116,849.87 99,132.88 盾尾内表面和管片之间的摩擦力F4 kN 667.08 667.08 所需推力和装备推力 F kN 155,698.56 172,566.64 安全率sf - 1.79 1.612.挖掘扭矩的计算一般认为盾构机（轴承型中间支承方式）的挖掘所需扭矩T由以下各要素构成。
盾构掘进主要参数计算方式
目录1、纵坡..................................................2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法..................深埋隧道土压计算................................浅埋隧道的土压计算..............................主动土压力与被动土压力........................主动土压力与被动土压力计算：..................地下水压力计算..................................案例题..........................................施工实例1....................................施工实例2....................................3、盾构推力计算.........................................4、盾构的扭矩计算 ...................................... 1、纵坡隧道纵坡：隧道底板两点间数值距离除以水平距离如图所示：隧道纵坡=（200-100）/500=2‰注：规范要求长达隧道最小纵坡>=%,最大纵坡=<%2、土压平衡盾构施工土压力的设置方法根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析，笔者总结出在土压平衡盾构的施工过程中，土仓内的土压力设置方法为：a、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道（一般来说埋深在2倍洞径以下时，算作是浅埋段，2倍以上算深埋)；b、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力；c、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度，计算水平侧向力；d、根据隧道所处的地层以及施工状态，确定地层水压力；e、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑～的压力值作为调整值来修正施工土压力；f、根据确定的水平侧向力、地层的水压力以及施工土压力调整值得出初步的盾构施工土仓压力设定值为：σ初步设定=σ水平侧向力＋σ水压力＋σ调整式中，σ初步设定－初步确定的盾构土仓土压力；σ水平侧向力－水平侧向力；σ水压力－地层水压力；σ调整－－修正施工土压力。
盾构机计算书
φ6340mm隧道掘进机型号TM634 PMX设计计算书株式会社小松制作所地下建机事业本部小松(中国)投资有限公司2010年4月目录页数1、计算条件 (3)1.1工程条件 (3)1.2地质条件 (3)1.3计算模型 (4)1.4盾构机规格 (5)2、盾构机刀盘所需扭矩计算 (5)2.1 计算条件 (5)2.2 各参数的计算 (6)2.3 所需扭矩计算 (7)3、盾构机掘进时所需推力计算 (8)3.1 计算条件 (8)3.2 各参数的计算 (9)3.3 推力计算 (10)4、盾构机壳体强度计算 (11)4.1 计算条件 (11)4.2 各参数的计算 (11)4.3 土荷载计算 (12)4.4 盾构机壳体水平方向变位量的计算 (13)4.5 载荷的计算 (13)4.6 弯曲扭矩[M]及轴力[N]的计算结果 (14)4.7 盾构机壳体应力σ的计算结果 (15)5、切削刀具寿命的计算 (19)5.1 地质概况 (19)5.2 地质计算模型化 (19)5.3 主切削刀计算 (19)5.3.1 磨损高度与运转距离的关系 (19)5.3.2主切削刀、刮刀的磨损系数 (20)5.3.3刀具磨损计算公式 (21)5.3.4刀具磨损计算结果 (22)6、三排园柱滚子轴承计算 (23)6.1 盾构机规格 (23)6.2 载荷计算 (24)6.2.1土载荷的计算 (24)6.2.2 作用与三排园柱滚柱轴承上的载荷的计算 (24)6.3、三排园柱滚柱轴承寿命计算： (25)6.3.1三排园柱滚柱轴承规格 (25)6.3.2 三排园柱滚柱轴承寿命计算 (25)1、计算条件：1.1、工程条件：(1) 隧道长度 m(2) 隧道最小转弯半径 250m(3) 盾构机开挖直径φ6340m m(4) 管片外径φ6200m m(5)管片内径φ5500m m(6)管片宽度 1200mm(7)管片厚度 350mm(8)分块数 5+1块(9)管片重量 4.5t / 块(10)隧道坡度‰1.2、地质条件：(1)土质淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、砂质粉土、粉砂、中粗砂(2)隧道覆土厚度 5～30 m(3)地下水位GL- 0.5 m(4)间隙水压 MPa(5)透水系数 cm/sec(6)标准贯入值（N值）(7)内摩擦角 deg(8)粘着力 kN/cm2(9)含水率（W%）(10)地面负荷 6 tf/m2(11)地层反力系数 kN/m21.3、计算模型说明：由于整个计算全部采用在埋深30m ，承受最大水压力，因此计算偏与安全。
盾构机推力和扭矩计算
盾构机推力和刀盘扭矩的地层适应性评价1、推力计算盾构的推力应包含以下几个部分：1）盾壳和土层的摩擦力 FM其中μ为盾壳和土体间的摩擦系数，根据经验值取0.25。
计算得：FM=8074KN2）盾构推进正时面推进阻力其中Di 为盾构机内径Ps 为设计掘削土压（kN/m2）设计掘削土压Ps=地下水压+土压+预压其中地下水压在粘土层处相对于隧道中部的水头最大约11.5m ，那么水压力为115kN/m 2；土压按静止土压力计算：Po=Ko γH上式中：Po—静止土压力H—覆土厚度Ko—静止土压系数Ko=1－sin φ式中：φ—有效内摩擦角经计算Po=127 kN/m2预压力一般取30 kN/m2Ps=115+127+30=272kN/m2M BA S NL F F F +F +F =+∑()[]4/11h h V V M P P P P L D F +++⨯⨯⨯=πμBA F 214BA i s F D p π==9109.3 KN3）盾尾密封的摩擦力（经验值，周向每米密封的摩擦力） （管片外径6.4m ）4）拖拉后配套的力 FNL （经验值）5）总推力计算ΣF=17943.3KN在盾构上坡和转弯时盾构的推力按直线水平段的1.5倍考虑，盾构的实际推力应为：ΣF=17943.3×1.5=26914.95KN盾构机实际配备推力：S -488/S -698盾构机实际推力分别为34210KN 和50668KN 。
均能满足盾构的实际需要.2、扭矩计算1）刀具切削扭矩推进速度：刀盘转速： （根据类似工程选取经验值） 刀盘每转切深：岩土的抗压强度： ；刀盘直径： Dd=6.68mT 1=0.5x[100x0.0667x(6.68x0.5)2]=37.2KNm214BA i s F D p π=2S 'F i s F D π=S'10/F KN m=KN F NL 750=h m V /8.4max =rpm n 2.1=cm n V h 67.6/max ==100u q KPa =()[]2max 15.05.0⨯⨯⨯⨯=d u D h q T2）刀盘自重产生的主轴承旋转反力矩:其中：刀盘自重：主轴承滚动半径：滚动摩擦系数：3）刀盘推力荷载产生的旋转阻力矩 其中：推力载荷 ；刀盘不开口率： a=0.4；刀盘半径；P t =0.4x3.14x3.34x102=428KNT 3=428x1.3x0.004=2.23KN.m4）密封装置摩擦力矩式中：密封与钢之间的摩擦系数：；密封的推力：；密封数：密封的安装半径：5）刀盘前表面上的摩擦力矩； g R G T μ⨯⨯=12570G KN =m R 3.1=004.0=g μ2570 1.30.00429.6.T KN m=⨯⨯=g t R P T μ⨯⨯=3d t P R P ⨯⨯⨯=2παm R 14.32=()1/2102/d h h P P P KN m =+=2142m m m R n F T ⨯⨯⨯⨯=μπ2.0=m μKPa F m 5.1=3=n m R m 25.11=mKN T m .8.825.135.12.02214=⨯⨯⨯⨯=π()d p P R T ⨯⨯⨯⨯⨯=32532μπα其中土层和刀盘间的摩擦系数：；T5=2/3x(0.7x3.14x0.15x3.343x102)=835KN.m6）刀盘圆周的摩擦反力矩其中刀盘边缘宽度：；刀盘圆周土压力：T 6=2x3.14x6.68x0.45x205x0.15=580KN.m7）刀盘背面的摩擦力矩刀盘背面的摩擦力矩由土腔室内的压力所产生，假定土仓室内的土压力为Pd8）刀盘开口槽的剪切力矩其中土的抗剪应力：在切削腔内，由于碴土含有水，取C=15KPa ，内摩擦角为 T 8=2/3x3.14x23x3.343x(1-0.7)=538KN.m9）刀盘土仓内的搅动力矩T 9其中刀盘支撑柱直径：；刀盘支撑柱长度；支撑柱数量刀盘支撑柱外端半径：；刀盘支撑柱内端半径：所以，刀盘总扭矩15.0=p μp z d P B D T μπ⨯⨯⨯⨯=26m B 45.0=()11/4205z h h v v P P P P P KPa =+++=()3722722.94.3p d T R P KN m απμ=⨯⨯⨯⨯⨯=()απτ-⨯⨯⨯⨯=132328R C T 15102523d C C P tg tg KPa τφ=+=+⨯︒=︒=5φ()b d z b n r r P L T ⨯+⨯⨯⨯=2/219φm b 6.0=φm L z 1.1=4=b n m r 4.12=m r 7.01=()m KN T .5.44442/7.04.136.1601.16.09=⨯+⨯⨯⨯=，此为额定扭矩。
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7.8.2盾构机的推力和扭矩计算盾构机的推力和扭矩计算包括软土和硬岩两种情况进行。
7.8.2.1在软土中掘进时盾构机的推力和扭矩的计算地层参数按〈6〉岩石全风化带选取，由于岩土体中基本无水，所以水压力的计算按水土合算考虑。
选取可能出现的最不利受力情况埋深断面进行计算。
根据线路的纵剖面图，〈6〉层埋深不大，在确定盾构机拱顶处的均布围岩竖向压力P e时，可直接取全部上覆土体自重作为上覆土地层压力。
盾构机所受压力：Pe =γh+ P0P01= P e + G/DLP1=P e×λP2=(P+γ.D) λhγ为土容重，γ=1.94 t/m3G为盾构机重，G=340 tD为盾构机外径，D=6.25 m ；L为盾构机长度，L=8.32 m；P0为地面上置荷载，P0=2 t/m2；P01为盾构机底部的均布压力；P1为盾构机拱顶处的侧向水土压力；P2为盾构机底部的侧向水土压力；P e=1.94×12.8+2=26.83 t/m2P01=26.83+340/（6.25×8.32）=33.37t/m2 P1=26.83×0.47=14.89t/m2P 2 =(26.83+1.94×6.25)×0.47=18.3t/m 27.8.2.1.1盾构推力计算盾构的推力主要由以下五部分组成：54321F F F F F F ++++=式中：F 1为盾构外壳与土体之间的摩擦力 ；F 2为刀盘上的水平推力引起的推力F 3为切土所需要的推力；F 4为盾尾与管片之间的摩阻力F5为后方台车的阻力πμ.)(4121011DL P P P P F e +++= 3.0=μμ数，计算时取：土与钢之间的摩擦系式中：t F 23.11443.032.825.63.1889.1437.3383.26411=⨯⨯⨯+++⨯=π）（ ）（d P D F 224π=为水平土压力式中：d P ，）（2D h P d +=λγ m D h 93.15228.68.122=+=+ 2/52.1493.1594.147.0m t P d =⨯⨯=t F 48.44552.1428.64/22=⨯=）（π ）（C D F 234/π=式中：C 为土的粘结力，C=4.5t/m 2t F 06.1385.425.6423=⨯⨯=）（πc c W F μ=4式中：W C 、μC 为两环管片的重量（计算时假定有两环管片的重量作用在盾尾内，当管片容重为2.5t/m3，管片宽度按1.5m 计时，每环管片的重量为24.12t ），两环管片的重量为48.24t 考虑。
μC =0.3t F 47.143.024.484=⨯=θμθcos sin 5h g h G G F +⋅=式中：G h 为盾尾台车的重量，G h ≈160t ；θ为坡度，tg θ=0.025μg 为滚动摩阻，μg =0.05t F 00.12116005.0025.01605=⨯⨯+⨯≈盾构总推力：t F 24.175400.1247.1406.13848.44523.1144=++++=7.8.2.1.2盾构的扭矩计算盾构配备的扭矩主要由以下九部分组成。
在进行刀盘扭矩计算时：987654321M M M M M M M M M M ++++++++=式中：M 1为刀具的切削扭矩；M 2为刀盘自重产生的旋转力矩M 3为刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩；M 4为密封装置产生的摩擦力矩 M 5为刀盘前表面上的摩擦力矩 ；M 6为刀盘圆周面上的摩擦力矩M 7为刀盘背面的摩擦力矩 ；M 8为刀盘开口槽的剪切力矩M 9为刀盘土腔室内的搅动力矩a ．刀具的切削扭矩M 1⎰=001R Chrdr M )(2120max 1R h C M Γ= 式中：C г：土的抗剪应力，C г=C+P d ×tg φ=4.5+14.52×tg20°=9.78t/m 2h max ：刀盘每转的最大切削深度，h max =8cm/转R 0：最外圈刀具的半径，R 0=3.14mm t M ⋅=⨯⨯⨯=-83.3)14.310878.9(21221b ．刀盘自重产生的旋转力矩M 2M 2=GR μg式中：G ：刀盘自重，计算时取刀盘的自重为G=55tR ：轴承的接触半径，计算时取为R=2.6mμg ：滚动摩擦系数，计算时取为μg =0.004M 2=55×2.6×0.004=0.57t ﹒mc ．刀盘的推力荷载产生的旋转扭矩M 3M 3=W p R g μz W p =απR c 2P d式中：W p ：推力荷载 ；α：刀盘封闭系数，α=0.70R g ：轴承推力滚子接触半径，R g =1.25m ；R c ：刀盘半径，R c =3.14 μz ：滚动摩擦系数，μz =0.004 ；P d ：水平土压力，P d =14.52t/m 2W p =0.70π×3.142×14.52=312.83t ；M 3=312.83×1.25×0.004=1.56 t ﹒md ．密封装置产生的摩擦力矩M 4M 4=2πμm F （n 1R m12+n 2R m22）式中：μm ：密封与钢之间的摩擦系数，μm =0.2；F ：密封的推力，F=0.15t/m n 1 、n 2 ：密封数，n 1=3 n 2=3；R m1、R m2：密封的安装半径，R m1=1.84m R m2=2.26m ；M 4= 2π×0.2×0.15×（3×1.842+3×2.262）=4.80 t ·me ．刀盘前表面上的摩擦力矩M 5)(3235d P P R M απμ= 式中：α：刀盘开口率，α=0.30；μP ：土层与刀盘之间的摩擦系数，μP =0.15 R ：刀盘半径，R=3.14mm t M ⋅=⨯⨯⨯=96.41)52.1414.315.030.0(3235π f ．刀盘圆周面上的摩擦力矩M 6M 6=2πR 2BP Z μP式中：R ：刀盘半径，R=3.14m ；B ：刀盘宽度，B=0.775mP Z ：刀盘圆周土压力P Z =（P e +P 01+P 1+P 2）/4=（26.83+33.37+14.89+18.3）/4=23.35t/m 2M 6=2π×3.142×0.775×23.35×0.15=167.09t ·mg ．刀盘背面的摩擦力矩M 7M 7=2/3[（1-α）πR 3μP ×0.8P d ]M 7=2/3（0.70×π×3.143×0.15×0.8×14.52）=78.33t ·mh ．刀盘开口槽的剪切力矩M 8απτ3832R C M ⋅= 式中：C τ：土的抗剪应力，因碴土饱和含水，故抗剪强度降低，可近似地 取C=0.01Mpa=1 t/m 2，φ=5°；C τ=C+P d ×tg φ=1+14.52×tg5=2.27t/m 2m t M ⋅=⨯⨯⨯⨯=88.4530.014.327.23238π i ．刀盘土腔室内的搅动力矩M 9M 9=2π（R 12－R 22）LC τ式中：d 1 ：刀盘支撑梁外径，d 1=4.8m ； d 2 ：刀盘支撑梁内径，d 2=3.84 mL ：支撑梁长度， L=0.8 mM9=2π（2.4 2-1.922）×0.8×2.06=21.46 t·m刀盘扭矩M为M1~M9之和M=3.83+0.57+1.56+4.80+41.96+167.09+78.33+45.88+21.46=365.48t·m7.8.2.2在硬岩中掘进时盾构机的推力和扭矩的计算地质参数按照<9>层选取,<9>层为岩石微风化带.盘形单刃滚刀的参数如下:直径d=43.2cm(17英寸)，R=21.6cm刃角α=60°每转切深h=1 cm刀盘直径D=6.28m盘形滚刀刀间距，B m=2htgφ/2式中：φ为岩石的自然破碎角，查表选取φ=155°B m=2×1×tg155/2=9.5cm≈10cm7.8.2.2.1盾构推力的计算硬岩具有完全自稳能力。
在硬岩中掘进时，盾构机的拱顶、两侧、底部所受的压力均很小，对盾构机的推进影响不大，盾构机的推力主要消耗在滚刀贯入岩石所需要的推力上，所以可以近似的把滚刀贯入岩石的力看成盾构机的推力，其它在选取盾构机推力的富裕量时进行统筹考虑。
根据力平衡原理和能量守恒原理计算盘形滚刀的滚压推力，每个盘形滚刀的推力F总=mF力式中： F 力为单个滚刀贯入岩石所需要的力m 为刀盘上安装的盘形滚刀(单刃)的数量22)35()5.13424.15.0φθtg h Rh h r R K F i i d -=（压力 式中：K d 为岩石的滚压系数，查表取K d =0.55R 压为岩石的抗压强度，R 压=62.3Mpa=623kg/cm 2r i 为盘形滚刀的刃角半径；r i =8cmθi 为盘形滚刀的半刃角；θi =30°φ为岩石的自然破碎角，φ=155°t tg F 64.242155116.2121)3530()5.1862355.03424.15.0=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=（力 m= D /(2×B m )式中：D 为刀盘的外径，D= 6.28mB m 为滚刀的刀间距，B m =10cmm = 6.28/(2×10×10-2)=31本盾构机设计双刃滚刀19把，合计单刃滚刀38把，满足需要。
盾构机的总推力：F 总=mF 力=38×24.64=936.32t7.8.2.2.2盾构扭矩的计算硬岩掘进的扭矩主要由以下三部分组成：321T T T T ++=式中：T 1为刀盘滚动阻力矩计算T 2为石碴提升所需要的扭矩T 3为克服刀盘自重所需要的扭矩a ．刀盘滚动阻力矩计算T 1∑==mi i m m FB T 11式中：F 为盘形滚刀的滚动力力P hR h F -=243ξ 式中：ξ为与被滚压岩石自由面条件和形状有关的换算系数，ξ=0.8P 力=F 压=24.64h 为每转切深，h =1cmR 为盘形滚刀的半径，R=6.21 mm27.264.2416.21218.043=⨯-⨯⨯⨯=F B m 为盘形滚刀刀间距，B m =10cm=0.1mm t m T i i ⋅=⨯⨯=∑=99.2041.027.24211b ．石碴提升所需要的扭矩T 2T 2=q πR 2h μ1R式中：q 为石碴容重，q=2.59t/m 3R=3.14 mH=1 mm/nμ1为刀盘系数，μ1=0.70T 2=2.59×π×3.142×0.01×0.70×3.14=1.75tc ．克服刀盘自重所需要的扭矩T 3T 3=W 1μ1R式中：W 1为刀盘自重，W 1=55 tμ1=0.70R=3.14mT3=55×0.70×3.14=120.51t·m硬岩掘进所需要的力矩T= 204.99+1.75 +120.51= 327.25t·m7.8.2.3推力和扭矩的选取及验证软土中掘进：推力F=1754.24t，扭矩T=365.48t·m硬岩中掘进：推力F=936.32t，扭矩T=327.25 t·m由于盾构在施工中经常需要纠偏、转向，因此盾构的推力实际上要比计算出来的大，按照经验数据，盾构实际配备的推力为计算值的1.5倍。