考虑邻近土洞影响的盾构掘进速度控制

盾构机穿越邻近土洞区域是在岩溶区修建的地铁隧道常常遇到的问题，为降低盾构掘进对土洞的扰动，以防止盾构突陷、偏离轴线或发生地面塌陷，需对穿越时盾构的掘进参数进行优化控制。针对当前主要根据经验选取掘进参数的不足，根据弹性力学Mindlin解建立了盾构穿越邻近土洞的力学模型，在此基础上，以掘进速度为控制变量，以掘进引起土洞顶部能量密度变化为指标函数，提出了穿越时的掘进速度最优控制问题，并利用梯度法进行了数值求解，最后将该方法运用于广州地铁九号线花-马区间盾构穿越邻近土洞问题的分析中。结果表明：该模型能有效反映盾构掘进时正面推力对土洞顶部的扰动；在该模型上建立的掘进速度最优控制问题，能对掘进速度的控制策略进行优化，优化结果与工程经验相符，具有一定工程应用价值