第1章 引言 1
1.1概述 1
1.2盾构机的发展历史及应用现状 2
1.3盾构机土仓渣土本构模型及其参数估计研究进展 14
1.4盾构机土仓土压力控制问题的研究进展 17
1.5小结 24
参考文献 25
第2章 盾构机土仓渣土非线性本构模型参数反演 31
2.1渣土非线性本构关系参数反演的背景 31
2.2土体的非线性本构关系概述 32
2.2.1经典的线弹性本构模型 36
2.2.2 Mohr-Coulomb（M-C）模型 38
2.2.3 Drucker-Prager（D-P）模型 42
2.2.4 Cam-Clay（Cam）模型 43
2.2.5 Duncan-Chang（D-C）模型 45
2.2.6 Lade-Duncan（L-D）模型 46
2.2.7土的清华弹塑性本构模型 47
2.3盾构机土仓渣土的三轴压缩试验 48
2.4土仓渣土的Duncan-Chang非线性本构模型 50
2.5基于遗传算法的改性渣土非线性本构模型参数反演 52
2.5.1渣土非线性本构模型参数反演目标函数的定义 52
2.5.2基于遗传算法的渣土非线性本构模型参数反演方法 53
2.5.3参数反演结果 57
2.6小结 59
参考文献 60
第3章 盾构机土仓压力分布的有限元数值模拟 64
3.1盾构机土仓压力分布模拟的工程背景 64
3.2掘进工作面土压力计算方法研究 67
3.2.1基于弹性力学理论的土压力计算方法 67
3.2.2基于土力学理论的土压力计算方法 69
3.2.3土水压力迭加计算方法 69
3.2.4数值算例 70
3.3盾构机土仓土压力分布有限元模拟 72
3.3.1掘进工作面主动与被动土压力分布 73
3.3.2土仓内土压力分布的有限元数值模拟 76
3.4盾构机合理推力研究 86
3.5盾构机土仓土压力与掘进工作面土压力关系研究 88
3.6小结 92
参考文献 93
第4章 盾构机土仓压力控制数学模型及其优化控制策略研究 96
4.1盾构机土仓压力控制问题的工程背景 96
4.2盾构机土仓压力控制数学模型 103
4.2.1基于渣土体积平衡的土仓压力控制数学模型 103
4.2.2考虑土体与盾构机作用的土仓压力控制数学模型 105
4.3盾构机土仓压力优化控制方法研究 110
4.3.1单独控制螺旋输送机转速策略 110
4.3.2同时控制螺旋输送机转速和盾构机推力策略 114
4.4基于神经网络的盾构机土仓土压力控制模型参数辨识 120
4.4.1确定性土仓压力控制模型参数辨识 120
4.4.2非确定性土仓压力控制模型参数辨识 122
4.4.3非确定性、非线性土仓压力控制模型参数辨识 124
4.5基于神经网络的盾构机土仓土压力控制研究 126
4.5.1 PID神经网络及其控制模型 126
4.5.2基于神经网络的盾构机土仓压力控制方法 129
4.5.3土仓压力控制数值仿真算例 131
4.6小结 133
参考文献 133
第5章 盾构机土仓压力控制有效性的实验验证 137
5.1实验目的和内容 137
5.2改性砂土的物理力学特性实验 141
5.3实验台的主要特征尺寸 142
5.4盾构机土仓压力控制模型参数辨识实验研究 145
5.5盾构机土仓压力优化控制策略实验研究 151
5.6土仓压力和螺旋输送机转速周期性波动问题 154
5.7盾构机土仓压力双控策略及其实验验证 156
5.8小结 158
参考文献 159