(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210701396.7 (22)申请日 2022.06.21 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114781099 A (43)申请公布日 2022.07.22 (73)专利权人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 专利权人 北京城建轨道交通建 设工程有限 公司 (72)发明人 江华　朱家辰　张小燕　武福美　 周刘刚　黄陆川　孙晓鹏　孟令丰　 (74)专利代理 机构 北京中知星原知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11868 专利代理师 艾变开(51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) E21D 9/08(2006.01) G06F 119/04(2020.01) 审查员 卢济敏 (54)发明名称 盾构辐条式刀盘先行刀与切刀相对位置优 化方法 (57)摘要 本公开涉及盾构辐条式刀盘先行刀与切刀 相对位置优化方法， 用于砂卵石地层盾构中， 包 括如下步骤： S100， 确定先行刀与切刀的相对布 置模式； S200， 确定切刀剥落效率最高的区域； S300， 确定切 刀剥落效率最高的布置模式； S400， 确定切刀剥落效率最高的布置模式下先行刀的 犁松区； S500， 计算犁松影响角； S600， 对先行刀 与切刀的相对位置进行优化布置， 得到先行刀与 切刀的最优相对位置。 本公开针对砂卵石地层下 先行刀配合切刀的组合刀具做出优化布置， 提高 组合刀具楔犁 ‑松动‑剥落效率， 在掘进的过程中 尽可能保持刀具的切削能力， 减少非正常磨损， 增加盾构一次不换刀掘进距离， 满足砂卵石地层 长距离、 高效率盾构掘进施工要求。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114781099 B 2022.09.06 CN 114781099 B 1.一种盾构辐条式刀盘先行刀与切刀相对位置优化方法， 用于砂卵石地层盾构中， 其 特征在于包括如下步骤： S100， 确定先 行刀与切刀的相对布置模式： 分析先行刀与切刀的相对位置关系， 对各种相对位置进行分类， 得到先行刀与切刀相 对布置模式； S200， 确定切刀剥落效率 最高的区域： 根据先行刀与切刀在砂卵石地层中的楔犁 ‑松动‑剥落机理， 由先行刀与切刀的相对位 置关系， 得到切刀剥落效率 最高的区域； S300， 确定切刀剥落效率 最高的布置模式： 测量并记录切刀耐磨块磨损值， 对不同布置模式下的切刀耐磨块磨损值进行统计分 析， 确定切刀剥落效率 最高的布置模式； S400， 确定切刀剥落效率 最高的布置模式下 先行刀的犁松区： 定义先行刀的犁松影响范围和犁松区， 犁松影响范围为犁松区+先行刀刀宽， 并由切刀 耐磨块磨损值统计分析结果， 得到切刀剥落效率最高的布置模式下先行刀的犁松区； 其中， 先行刀的犁松区满足如下关系： tanθ = L/dt， 式中， L为盾构贯入度， dt为犁松区宽度， θ 为犁松 影响角； S500， 计算犁松影响角： 由先行刀的犁松区计算出犁松 影响角； 其中， 由犁松区宽度dt结合盾构贯入度L， 计算出 犁松影响角 θ； S600， 得到先 行刀与切刀的最优相对位置： 根据犁松影响角， 对先行刀与切刀的相对位置进行优化布置， 得到先行刀与切刀的最 优相对位置； 其中， 对先 行刀与切刀的相对位置进行优化布置具体为： （1） 由犁松影响角 θ， 结合盾构贯入度L， 计算 犁松区宽度dt； （2） 对于 各种布置模式下的切 刀与相邻两把先行刀， 判断犁松区宽度dt是否落在切 刀的 中央耐磨块， 若是， 则对先行刀与切刀相对位置进行优化布置， 避免犁松区宽度dt落在切刀 的中央耐磨块。 2.根据权利要求1所述的优化方法， 其特征在于， 步骤S100中， 先行刀与切刀相对布置 模式包括： 模式一、 先 行刀中心线与切刀中心线完全重合； 模式二、 相邻两把先 行刀中心线与切刀中心线的距离相等； 模式三、 相邻两把先 行刀中心线与切刀中心线的距离不 等。 3.根据权利要求1所述的优化方法， 其特征在于， 步骤S200中， 切刀剥落效率最高的区 域为切刀剥落与先 行刀楔犁 ‑松动相互重 叠的位置 。 4.根据权利 要求2所述的优化方法， 其特征在于， 步骤S300中， 切刀耐磨块至少包括左、 右边缘耐磨块和中央耐磨块， 由统计分析结果得到模式一、 模式二的切刀上左、 右 边缘耐磨 块的磨损值最大， 模式三的切刀上中央耐磨块的磨损值最大， 确定模式一、 模式二切刀剥落 效率最高。 5.根据权利要求1所述的优化方法， 其特征在于， 步骤S400中， 由统计分析结果得到切 刀剥落效率最高的布置模式下犁松区内耐磨块数量及耐磨块宽度， 从而得到犁松区宽度dt权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114781099 B 2为犁松区内耐磨块数量与耐磨块宽度的乘积。 6.根据权利要求1所述的优化方法， 其特征在于， 步骤S600中， 犁松影响角θ还应当满 足： 45° ‑φ/2≤θ ≤45 °+φ/2 式中， φ为砂卵石内摩擦角， 由地质勘察报告得到 。 7.根据权利要求1所述的优化方法， 其特征在于， 对先行刀与切刀相对位置进行优化布 置包括： 调整相邻两把先 行刀的间距， 和/或， 加高先 行刀的刀高。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114781099 B 3