王義盛 楊志超 張 炎 趙小鵬 閔凡路 張建峰

(1.中交隧道工程局有限公司,100102,北京; 2.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院,210098,南京; 3.山東省棗莊市城鄉(xiāng)水務(wù)局,277899,棗莊; 4.河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院,211100,南京∥第一作者,高級(jí)工程師)

0 引言

近年來(lái),盾構(gòu)法施工以其快速、安全等優(yōu)點(diǎn)已成為城市隧道建設(shè)主要的施工方法之一。但在磨蝕性較高的地層中掘進(jìn)時(shí),刀具磨損是影響工程施工速度、造價(jià)的關(guān)鍵因素之一。在復(fù)雜地層中,偏磨、崩刃等刀具非正常磨損現(xiàn)象甚至?xí)?dǎo)致盾構(gòu)被迫停機(jī)[1-2],如:南京長(zhǎng)江隧道工程,盾構(gòu)在穿越粉細(xì)砂與砂卵石等上軟下硬復(fù)合地層時(shí),因砂性地層石英顆粒含量高,刀盤(pán)刀具磨耗嚴(yán)重,導(dǎo)致盾構(gòu)停機(jī)半年[3];武漢軌道交通7號(hào)線三陽(yáng)路越江隧道工程,右線隧道盾構(gòu)在進(jìn)入復(fù)合地層后,外圈換刀頻率增加至每推進(jìn)20環(huán)換1次,刮刀和滾刀均出現(xiàn)了不同程度的偏磨或磨損[4]。因此,有必要依托具體工程開(kāi)展盾構(gòu)刀具磨損量實(shí)測(cè),明確刀具磨損規(guī)律。

針對(duì)盾構(gòu)刀具在不同地層中的磨損問(wèn)題,文獻(xiàn)[5]通過(guò)復(fù)合地層滾刀磨損量實(shí)測(cè)及影響因素分析,給出了不同巖層條件下滾刀間距合理范圍,提出了合理設(shè)置滾刀裝配扭矩、數(shù)量等減少磨損量的有效措施;文獻(xiàn)[6]利用最小二乘法,建立了北京地鐵4號(hào)線砂卵石地層盾構(gòu)刀具磨損量與掘進(jìn)參數(shù)、掘進(jìn)距離的關(guān)系式,并提出了掘進(jìn)參數(shù)的合理范圍;文獻(xiàn)[7]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),砂性地層切刀安裝朝向影響其磨損量,同時(shí)表面磨損形式、磨損量變化與安裝半徑、石英顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間均呈正相關(guān)關(guān)系;文獻(xiàn)[8]研究發(fā)現(xiàn),在砂卵石地層中,設(shè)置撕裂刀可以減少刮刀的磨損量,但撕裂刀對(duì)刮刀的保護(hù)作用隨距離的增加迅速減小;文獻(xiàn)[9]依托成都地鐵盾構(gòu)工程實(shí)例,介紹了保護(hù)刀具、減少磨損量的方法,如利用重型撕裂刀替換滾刀、調(diào)整啟動(dòng)扭矩等。

在刀具磨損規(guī)律方面,文獻(xiàn)[10]根據(jù)刀盤(pán)刀具切削土體受力特性,建立了一套基于受力分析的適用于砂性土深埋泥水盾構(gòu)刀具磨損量計(jì)算的方法;文獻(xiàn)[11]依據(jù)磨損量計(jì)算模型、刀具破巖力模型和實(shí)測(cè)工程數(shù)據(jù)推導(dǎo),得到了盾構(gòu)滾刀和切刀磨損量預(yù)測(cè)計(jì)算模型,模型計(jì)算值與實(shí)測(cè)磨損量間的誤差小于15%;文獻(xiàn)[12]根據(jù)滾刀破巖時(shí)與巖石相互作用的工作原理和滾刀的磨損機(jī)理,提出了基于滾刀破巖摩擦功的磨損量預(yù)測(cè)模型;文獻(xiàn)[13]利用經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)盾構(gòu)刀具的磨損量進(jìn)行了分析計(jì)算,可預(yù)測(cè)刀具是否需要更換。此外,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法也開(kāi)始用于刀具磨損量預(yù)測(cè),文獻(xiàn)[14]依托孟買(mǎi)地鐵盾構(gòu)穿越風(fēng)化巖層滾刀磨損實(shí)例,建立了刀盤(pán)扭矩和轉(zhuǎn)速、推力、掘進(jìn)速度、滾刀數(shù)量、滾刀直徑等參數(shù)的CNN(卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))模型,預(yù)測(cè)效果較好,擬合優(yōu)度R為0.854。

以上研究多集中于滾刀、切刀在復(fù)雜地層特別是巖層中的磨損分析,關(guān)于砂性地層中盾構(gòu)撕裂刀磨損規(guī)律的研究關(guān)注較少。本文依托南京和燕路過(guò)江通道大直徑泥水盾構(gòu)穿越石英顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的砂性地層工程,開(kāi)展盾構(gòu)撕裂刀的磨損量實(shí)測(cè),分析撕裂刀在砂性地層中的磨損規(guī)律,利用經(jīng)驗(yàn)公式、BP(反向傳播)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)撕裂刀磨損量進(jìn)行擬合,并探討兩種方法預(yù)測(cè)撕裂刀磨損規(guī)律的適用性,為實(shí)際工程中預(yù)測(cè)刀具磨損量提供參考。

1 工程概況

1.1 地層概況

南京和燕路過(guò)江通道工程,采用2臺(tái)開(kāi)挖直徑為15.03 m的泥水盾構(gòu)施工,最大水深約為50 m,最大水壓達(dá)到0.79 MPa。圖1是該工程地質(zhì)剖面圖。盾構(gòu)機(jī)主要穿過(guò)粉細(xì)砂層、中粗砂層、江底段上軟下硬風(fēng)化巖層、全斷面風(fēng)化巖復(fù)合地層等不同程度的風(fēng)化巖層。隧道盾構(gòu)段里程為YK1+732.209—YK4+708.589,長(zhǎng)約2 976.38 m,其中第1環(huán)—第735環(huán)總長(zhǎng)度約1 470 m,主要穿越粉細(xì)砂層、粉細(xì)砂與中粗砂復(fù)合地層。圖2是盾構(gòu)穿越Y(jié)K3+290.000里程處的隧道橫剖面圖,砂性地層物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

注:圓圈中數(shù)字代表道具檢查總次序。

圖2 盾構(gòu)隧道橫剖面圖(YK3+290.000處)

表1 砂性地層物理力學(xué)參數(shù)表

1.2 刀具布置

圖3為本工程泥水盾構(gòu)機(jī)的輻板式刀盤(pán),刀盤(pán)由6根主輻條組成,開(kāi)口率為29.7%。刀具類(lèi)型包括滾刀、撕裂刀、刮刀等,其中滾刀與撕裂刀共用一個(gè)刀筒,兩種刀具在不同的地層中可以進(jìn)行互換,在砂性地層中掘進(jìn)時(shí)安裝撕裂刀,進(jìn)入砂-巖復(fù)合地層及巖層后,將撕裂刀逐漸更換為滾刀。撕裂刀按切削半徑由小到大分為中心刀、正面刀、邊緣刀,其在刀盤(pán)上的排布情況見(jiàn)圖3。中心刀布置在6個(gè)常壓刀筒中,每個(gè)刀筒內(nèi)置2刃刀具,共12刃;正面刀布置在26個(gè)常壓刀筒中,每個(gè)刀筒內(nèi)置2刃刀具,共52刃;邊緣刀布置在8個(gè)常壓刀筒中,其中4個(gè)刀筒內(nèi)置2刃刀具,其余刀桶內(nèi)置1刃刀具,共12刃。按照刀具的切削軌跡由刀盤(pán)中心向外依次編為1號(hào)到76號(hào)。

圖3 盾構(gòu)刀盤(pán)及撕裂刀布置圖

2 砂性地層撕裂刀磨損量實(shí)測(cè)分析

2.1 刀具磨損量實(shí)測(cè)

盾構(gòu)從圖1右側(cè)砂性地層開(kāi)始掘進(jìn),在砂性地層掘進(jìn)過(guò)程中,對(duì)刀具共檢查3次。圖4是第410環(huán)、第705環(huán)與第735環(huán)處刀具檢查時(shí)部分盾構(gòu)撕裂刀的磨損情況,圖5是刀具磨損量統(tǒng)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查實(shí)測(cè),第410環(huán)處刀具刀齒磨損程度較輕,磨損量較小,所檢查的6個(gè)位置的刀具中,刀齒磨損量最大為3 mm,3個(gè)位置刀具刀齒磨損量為2 mm,2個(gè)位置刀具刀齒磨損量?jī)H有1 mm,刀具正常磨損,表面平整無(wú)損壞痕跡。對(duì)于第705環(huán)處刀具,僅檢查一處邊緣刀的2刃刀具,但此處刀具磨損量遠(yuǎn)大于第410環(huán)處的刀具磨損量,其中65號(hào)撕裂刀磨損后刀具高度為11.3 cm,磨損量達(dá)到了20 mm。

圖4 三次刀具檢查部分刀具磨損外觀圖

圖5 三次刀具檢查刀具磨損量統(tǒng)計(jì)

第735環(huán)處受檢刀具的數(shù)量遠(yuǎn)大于第410環(huán)和第705環(huán)處的受檢刀具的數(shù)量,刀具磨損面平整,沒(méi)有出現(xiàn)崩裂等現(xiàn)象。按照刀具的分布區(qū)域,刀具的磨損呈現(xiàn)出階梯狀的形態(tài)。其中位于刀盤(pán)最邊緣區(qū)域的73號(hào)—76號(hào)刀具磨損最為嚴(yán)重,這4把刀具的磨損量均大于40 mm,其余撕裂刀磨損量在20 mm左右;正面刀區(qū)域的刀具磨損量大致相同,約為20 mm,刀具表面磨損平整,未出現(xiàn)偏磨等現(xiàn)象;中心刀區(qū)域一處位置的刀具磨損量?jī)H有10 mm。第735環(huán)后,盾構(gòu)機(jī)開(kāi)始進(jìn)入砂-巖復(fù)合地層,撕裂刀不再適用,刀具檢查的同時(shí)進(jìn)行了滾刀的更換?？傮w上來(lái)看,砂性地層刀具的磨損面較為平滑,呈明顯的打磨狀,沒(méi)有裂紋、斷口或其他沖擊造成的刀具損壞痕跡。

2.2 不同換刀區(qū)間刀具磨損量分析

將所測(cè)得的刀具磨損數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,第410環(huán)處刀具平均磨損量為1.83 mm,第705環(huán)處刀具平均磨損量為20 mm,第735環(huán)處刀具平均磨損量為24.22 mm。將刀具的平均磨損量作為累積磨損量,則可以計(jì)算出每一掘進(jìn)段的刀具平均磨損量。計(jì)算得到第1環(huán)—第410環(huán)掘進(jìn)段刀具平均磨損量為1.83 mm,第411環(huán)—第705環(huán)掘進(jìn)段刀具平均磨損量為18.17 mm,第706環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段刀具平均磨損量為4.22 mm。

為更直觀地對(duì)比相應(yīng)地層與掘進(jìn)參數(shù)下刀具的磨損量,將每一段的刀具磨損量除以掘進(jìn)環(huán)數(shù),得到平均每環(huán)刀具磨損量(見(jiàn)表2)。第1環(huán)—第410環(huán)掘進(jìn)段盾構(gòu)機(jī)穿越地層中95.12%為粉細(xì)砂層,4.88%為粉細(xì)砂與中粗砂復(fù)合地層,可認(rèn)為盾構(gòu)撕裂刀的磨損主要由粉細(xì)砂層造成,石英顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50%以下;第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段盾構(gòu)機(jī)穿越地層中27.69%為粉細(xì)砂層,72.31%為粉細(xì)砂與中粗砂復(fù)合地層,石英顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)了50%,石英顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,對(duì)刀盤(pán)的磨損程度影響也越大。

表2 三次刀具檢查的刀具磨損量處理結(jié)果表

3 撕裂刀磨損規(guī)律分析

3.1 經(jīng)驗(yàn)公式法擬合撕裂刀磨損量

3.1.1 經(jīng)驗(yàn)公式

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)所推導(dǎo)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行刀具磨損量擬合,具有簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn),文獻(xiàn)[15]記錄了一個(gè)比較經(jīng)典的經(jīng)驗(yàn)公式,見(jiàn)式(1)。

δ=KπDNL/(10V)

(1)

式中:

δ——刀具磨損量擬合值,單位mm;

K——磨耗系數(shù),單位mm/km;

D——刀盤(pán)直徑,單位m;

N——刀盤(pán)轉(zhuǎn)速,單位r/min;

L——盾構(gòu)已經(jīng)掘進(jìn)的距離,單位m;

V——盾構(gòu)掘進(jìn)的速度,單位mm/min。

根據(jù)式(1)進(jìn)行第1環(huán)—第410環(huán)與第410環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)度刀具平均磨損量擬合,所取掘進(jìn)參數(shù)如表3所示。其中磨耗系數(shù)取值為砂性地層泥水盾構(gòu)推薦取值9×10-3mm/km[13,15]。由于第705環(huán)處的刀具檢查中只檢查了2刃刀具,數(shù)據(jù)樣本少,利用經(jīng)驗(yàn)公式得到的擬合值與實(shí)際值有較大偏差,故將第411環(huán)—第735環(huán)作為一個(gè)掘進(jìn)段。

表3 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)取值表

將經(jīng)驗(yàn)公式擬合值與實(shí)際磨損量平均值進(jìn)行比較。式(2)為擬合誤差率的計(jì)算公式,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 刀具磨損量擬合值與實(shí)測(cè)值對(duì)比表

(2)

式中:

B——刀具磨損量實(shí)測(cè)值,單位mm;

C——擬合誤差率,單位%。

當(dāng)使用經(jīng)驗(yàn)公式擬合整個(gè)砂性地層撕裂刀磨損量時(shí),誤差率僅有0.08%。但分別對(duì)砂性地層中兩個(gè)掘進(jìn)區(qū)段的磨損量進(jìn)行擬合時(shí),誤差率分別為584.15%和47.52%,擬合值與實(shí)測(cè)值差距較大。其原因是經(jīng)驗(yàn)公式給出的磨耗系數(shù)只適用于普通砂質(zhì)土,而第1環(huán)—第410環(huán)掘進(jìn)段盾構(gòu)主要穿越的是粉細(xì)砂層,第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段盾構(gòu)穿越粉細(xì)砂、中粗砂復(fù)合地層,具體到不同類(lèi)型的復(fù)合地層時(shí)該經(jīng)驗(yàn)?zāi)ズ南禂?shù)不再適用,故有必要找到適合不同地層的磨耗系數(shù)。

3.1.2 磨耗系數(shù)

為了得到適合不同地層的磨耗系數(shù),根據(jù)已有掘進(jìn)參數(shù)以及實(shí)測(cè)磨損量,利用式(1)反向推導(dǎo)第1環(huán)—第410環(huán)和第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段刀具磨耗系數(shù)K,圖6是刀具磨耗系數(shù)反推值。

圖6 第1環(huán)—第410環(huán)和第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段刀具磨耗系數(shù)反推值

由圖6可知,磨耗系數(shù)反推值與經(jīng)驗(yàn)公式推薦值9×10-3mm/km差距較大,因此經(jīng)驗(yàn)公式磨耗系數(shù)推薦值明顯不能代表實(shí)際磨耗系數(shù)的平均水平。為得到更合理的磨耗系數(shù)取值,將刀具磨耗系數(shù)按切削半徑進(jìn)行分類(lèi)并取平均值,第1環(huán)—第410環(huán)、第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段磨耗系數(shù)反推值如表5所示。由表5可知,第1環(huán)—第410環(huán)掘進(jìn)段刀盤(pán)上不同區(qū)域刀具磨耗系數(shù)相差較小。同時(shí)第1環(huán)—第410環(huán)掘進(jìn)段盾構(gòu)機(jī)穿越地層的95.12%為粉細(xì)砂層,可認(rèn)為盾構(gòu)刀具的磨損主要由粉細(xì)砂層造成,將刀盤(pán)三個(gè)區(qū)域的磨耗系數(shù)反推值平均后,得到粉細(xì)砂層磨耗系數(shù)Kfxs為1.48×10-3mm/km。

表5 第1環(huán)—第410環(huán)、第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段磨耗系數(shù)反推值統(tǒng)計(jì)表

第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段盾構(gòu)機(jī)穿越地層的27.69%為粉細(xì)砂層,72.31%為粉細(xì)砂與中粗砂復(fù)合地層。粉細(xì)砂-中粗砂復(fù)合地層中的刀具磨耗系數(shù)計(jì)算公式為:

K411-735=0.276 9Kfxs+0.723 1Kfh

(3)

式中:

Kfh——粉細(xì)砂-中粗砂復(fù)合地層刀具磨耗系數(shù);

K411-735——磨耗系數(shù)反推第411環(huán)—第735環(huán)掘進(jìn)段值,參照表5選取。

為進(jìn)一步得出刀盤(pán)上不同切削半徑刀具所應(yīng)有的磨耗系數(shù),將Kfh按照刀具在刀盤(pán)上的位置進(jìn)行分類(lèi),即:Kfh-zxd為復(fù)合地層中心刀區(qū)域刀具磨耗系數(shù);Kfh-zmd為正面刀區(qū)域刀具磨耗系數(shù);Kfh-byd為邊緣刀區(qū)域刀具磨耗系數(shù)。將表5中刀具磨耗系數(shù)反推值代入式(3)中的K411-735,可得:Kfh-zxd=7.84×10-3mm/km,Kfh-zmd=17.88×10-3mm/km,Kfh-byd=28.64×10-3mm/km。

3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法擬合盾構(gòu)撕裂刀磨損量

3.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)包括輸入層、隱含層和輸出層三部分。建立砂性地層下的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的刀具磨損量模型,首先應(yīng)確立與刀具磨損量相關(guān)的因素作為輸入層。將刀盤(pán)扭矩、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、盾構(gòu)推力、平均推進(jìn)速度和貫入度作為考量因素。刀具的磨損量與其使用的距離有關(guān),掘進(jìn)環(huán)數(shù)也應(yīng)成為輸入?yún)?shù)。在掘進(jìn)相同環(huán)數(shù)的情況下,與刀盤(pán)位置中心距離越近,滾動(dòng)距離越少,刀具被磨損的程度也就越輕,所以刀具號(hào)也應(yīng)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層參數(shù),于是就形成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的7個(gè)輸入層節(jié)點(diǎn)。圖7是最終形成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖,本網(wǎng)絡(luò)以磨損量為唯一目標(biāo),將砂性地層對(duì)應(yīng)的刀具的磨損數(shù)據(jù)與相關(guān)參數(shù)共20組進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練。

圖7 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法擬合撕裂刀磨損量網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 模型擬合效果

圖8是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練R值圖。由圖8可見(jiàn),擬合值與實(shí)測(cè)值的R值約為1。這說(shuō)明擬合值與實(shí)測(cè)值幾乎一致,該網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)較好。使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所形成的模型對(duì)第735環(huán)處42號(hào)刀具磨損量進(jìn)行檢驗(yàn),實(shí)測(cè)值是20.00 mm,而擬合值是15.86 mm,誤差率為20.7%,其原因是在訓(xùn)練樣本較少的情況下,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的精確度較低。

圖8 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法擬合撕裂刀磨損量訓(xùn)練R值圖

3.3 經(jīng)驗(yàn)公式與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)比

使用經(jīng)驗(yàn)公式時(shí),經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)整個(gè)砂性地層的撕裂刀磨損量擬合較為精準(zhǔn),可具體到粉細(xì)砂或中粗砂類(lèi)地層,但使用相同的磨耗系數(shù)會(huì)造成擬合不準(zhǔn)確。但利用經(jīng)驗(yàn)公式擬合盾構(gòu)撕裂刀磨損量具有簡(jiǎn)便、所需訓(xùn)練數(shù)據(jù)少的優(yōu)點(diǎn)。且大直徑泥水盾構(gòu)撕裂刀在砂性地層中的磨損規(guī)律,有著分區(qū)變化的特征,在中心刀區(qū)域、正面刀區(qū)域和邊緣刀區(qū)域的刀具磨損規(guī)律并不相同,將不同切削半徑和不同地層的撕裂刀分類(lèi),進(jìn)一步精細(xì)化經(jīng)驗(yàn)公式的磨耗系數(shù),可使準(zhǔn)確度、適用性增強(qiáng)。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的本質(zhì)是建立數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系,具有擬合準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)數(shù)據(jù)量要求較高。砂性地層刀具檢查次數(shù)僅有三次,同時(shí)檢查刀具數(shù)量較少,但砂性地層刀具磨損規(guī)律較為明確,較少的數(shù)據(jù)量對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立影響不大。但進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)的準(zhǔn)確度較低,故利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法需要更多的訓(xùn)練數(shù)據(jù)作為支撐。砂性地層中撕裂刀磨損具有規(guī)律較為明顯的優(yōu)點(diǎn),故建議使用經(jīng)驗(yàn)公式法;在其他地層中經(jīng)驗(yàn)公式法預(yù)測(cè)效果較差時(shí),建議使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

4 結(jié)論

1) 使用經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)整個(gè)砂性地層中盾構(gòu)撕裂刀的磨損量擬合較精準(zhǔn),誤差率僅為0.08%;根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出粉細(xì)砂性地層全刀盤(pán)撕裂刀磨耗系數(shù)為1.48×10-3mm/km;粉細(xì)砂-中粗砂性地層中刀盤(pán)不同區(qū)域的撕裂刀磨耗系數(shù),中心刀區(qū)域?yàn)?.84×10-3mm/km,正面刀區(qū)域?yàn)?7.88×10-3mm/km,邊緣刀區(qū)域?yàn)?8.64×10-3mm/km。

2) 利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)盾構(gòu)撕裂刀磨損量進(jìn)行擬合效果較好,R大于0.95,預(yù)測(cè)誤差率為20.7%。

3) 經(jīng)驗(yàn)公式法預(yù)測(cè)盾構(gòu)撕裂刀磨損量具有簡(jiǎn)便、所需數(shù)據(jù)量少的優(yōu)點(diǎn),但適用性較差;利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行刀具磨損預(yù)測(cè),適用性廣泛,但需要較多的訓(xùn)練數(shù)據(jù)才能使建立的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)更好。建議砂性地層中撕裂刀的磨損量預(yù)測(cè)使用經(jīng)驗(yàn)公式法,在更為復(fù)雜的地層中經(jīng)驗(yàn)公式法預(yù)測(cè)效果較差時(shí),可以考慮使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行刀具磨損預(yù)測(cè)。