(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111672512.9 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 上海市机 械施工集团有限公司 地址 200072 上海市 静安区洛川中路701号 5号楼108室 (72)发明人 夏建坤　徐佳乐　翁晨刚　赵培　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人 王士强 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) E21D 9/08(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种盾构机超挖量计算方法 (57)摘要 本发明属于隧道 开挖技术领域， 公开一种盾 构机超挖量计算方法， 通过模拟盾构机转弯推进 两环过程中三个连续的点位， 来模拟盾构机转弯 推进过程中的动态过程， 基于盾构机在三个连续 的点位处的姿态能够获取盾构机刀盘的切削范 围， 并确定刀盘切削范围的半径R1、 以及获取盾 构机壳体的扫掠范围， 并确定盾构机壳体扫掠范 围的半径R2， 超挖量RO＝R1 ‑R2。 相比于现有 技术 中只对盾构机静态的、 单一的姿态进行分析， 本 发明的计算结果更为准确。 另外， 盾构机动态过 程的模拟在三维建模软件中实现， 对于盾构机的 型号尺寸不同或转弯半径不同的案例， 在计算超 挖量时只需要修改一下相关参数即可， 方便快捷 且准确率高。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114386264 A 2022.04.22 CN 114386264 A 1.一种盾构机超挖量计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 模拟盾构机转弯推进两环过程中三个连续的点位， 以获取盾构机刀 盘的切削范围的半 径R1、 以及获取盾构机壳体的扫掠范围的半径R2； 计算超挖量： 超挖量RO＝R 1‑R2。 2.根据权利要求1所述的盾构机超挖量计算方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 建立盾构机转弯时的姿态模型M； 将三个姿态模型M作为盾构机转弯推进两环过程中的三个连续的点 位； 在相邻两个点 位之间添加完全约束条件， 以模拟盾构机转弯推进两环的过程。 3.根据权利要求2所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 建立姿态模型M的步骤 包括： 建立盾构机的前段模型(1)和后段模型(2)， 前段模型(1)和后段模型(2)之间设置有内 侧铰接油缸、 外侧铰接油缸以及铰接密封结构； 在前段模型(1)和后段模型(2)之间添加完全约束条件， 以模拟盾构机转弯时的姿态。 4.根据权利要求3所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 在前段模型(1)和后段 模型(2)之间添加的完全约束条件 包括： 前段模型(1)和后段模型(2)的接触条件： 由铰接密封结构确定； 内侧铰接油缸的行程 值S1； 前段模型(1)和后段模型(2)的中心线上三个点所确定的圆弧的半径为盾构机的转弯 半径RT。 5.根据权利要求4所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 中心线上的三个点分别 为： 中心线的两个端点以及中心线的中点。 6.根据权利要求4所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 在 建立姿态模型M之后， 测量外侧铰接油缸的行程S2、 姿态模型M的铰接角度以及铰接密封 压缩量。 7.根据权利要求3所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 盾构机在推进油缸的推 动作用下掘进， 推进油缸包括内侧推进油缸和外侧推进油缸； 两个点位之间添加的完全约束条件 包括： 盾构机的推进油缸的轴线平行于后段模型(2)的轴线； 内侧推进油缸的行程S3， S3为楔形 管片的环宽； 盾构机推进一环后的姿态偏转角度α， α 为楔形 管片的楔形夹角。 8.根据权利要求7所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 在两个点位之间添加完 全约束条件之后， 测量外侧推进油缸的行程S4。 9.根据权利要求7所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 在两个点位之间添加完 全约束条件之后， 还 包括以下步骤： 以三个点 位处的刀盘边 缘点作圆A， 圆A的半径为R 1； 作与圆A同心的圆B， 且圆B与任一点位的前段模型(1)的边缘相切， 并测量圆B的半径 RB； 作与圆A同心的圆C， 且圆C与任一点位的后段模型(2)的边缘相切， 并测量圆C的半径 RC； 盾构机壳体的扫掠范围的半径R2＝mi n(RB， RC)。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114386264 A 210.根据权利要求1所述的盾构机超挖量计算方法， 其特征在于， 前段模型(1)、 后段模 型(2)以及姿态模型M均为在三维建模软件中建立的块模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114386264 A 3