CN108241780A - 复合盾构在岩土混合地质中掘进刀盘扭矩的计算方法 - Google Patents

Abstract

一种复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，包括：分别计算如下各扭矩：滚刀破岩产生的扭矩、刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩、刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩、刀盘切削土体的地层抗力扭矩、刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩、刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆和土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩；计算掘进刀盘扭矩。本发明能够快速准确的对复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进过程中刀盘扭矩进行计算，计算结果准确可靠。并且能随时根据地质条件与掘进速度的改变灵活调整扭矩参数，为复合土压平衡盾构装备动力系统的设计以及施工过程中刀盘扭矩参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

Description

复合盾构在岩土混合地质中掘进刀盘扭矩的计算方法

技术领域

本发明涉及一种复合土压平衡盾构中刀盘扭矩的计算方法。特别是涉及一种复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法。

背景技术

隧道掘进机，是集机、电、液、光、气等系统为一体的，可实现工厂化隧道作业的复杂工程装备系统。盾构施工方法以其对周围环境扰动小，作业效率高等优点被广泛应用于地下交通、各类输运管道等大型隧道工程建设中。

按照地层条件及具体施工方法的不同，隧道掘进机一般可分为硬岩隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，TBM)、软土隧道掘进机(盾构机，Shield Machine)及顶管掘进机(Pipe Jacking Machine)。近年来，隧道掘进机遇到的施工环境日益复杂，既要适应土质地层，又要适应岩质地层，使得盾构机与TBM技术逐渐融合，形成复合式盾构机。复合式盾构机能在岩土混合地质中安全作业，其刀盘上同时布置滚刀和刮刀以适应多种地层，滚刀和刮刀分别用来破岩与切土，岩土混合地质即开挖面由岩土混合地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质等特征相差悬殊。其中刀盘扭矩的确定是其设计及施工环节的核心技术之一。快速准确计算复合土压平衡盾构装备在掘进过程中所需要的刀盘扭矩值，可以为动力系统设计及施工过程中参数实时调整提供重要依据。

目前已有针对刀盘扭矩的研究主要包括：1.隧道掘进机在软土地层掘进中刀盘扭矩的计算方法；2.考虑复合土压平衡盾构机在岩土混合地质中切刀切土滚刀破岩产生扭矩的情况下，未考虑岩土混合地质对刀盘正面、侧面产生的摩阻力扭矩，即并非研究整个刀盘的扭矩；3.分析了复合土压平衡盾构机在岩土混合地质中切刀切土滚刀破岩产生的扭矩，但是在分析刀盘正面、侧面与岩土间的摩阻力扭矩时将岩土混合地质结构简化成均质软土地层，未考虑掘进面下方硬岩的存在以及如何分析硬岩层对刀盘扭矩的作用机理，即忽略地层结构复杂性对刀盘载荷的影响。综上所述，目前的研究仍缺乏针对复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进过程中刀盘扭矩快速准确的确定方法，计算复合土压平衡盾构的刀盘扭矩需要逐一考虑每一层地质的影响。复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进过程中，其刀盘扭矩是由刀盘上滚刀破岩产生的扭矩，刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生的摩阻力扭矩，刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩，刀盘切削土体的地层抗力扭矩，刀盘侧面与岩、土间的摩阻力扭矩，土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩等几部分组成。

为此需要一种新的计算方法，以解决岩土混合地质工程掘进施工中亟待解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够为复合土压平衡盾构施工提供可靠的参数控制依据的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法。

本发明所采用的技术方案是：一种复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，包括如下步骤：

1)分别计算如下各扭矩：

滚刀破岩产生的扭矩T₁、刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩T₂、刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃、刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄、刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅、刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆和土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇；

2)计算掘进刀盘扭矩T：

T＝T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆+T₇

掘进刀盘扭矩T单位kN·m。

步骤1)所述滚刀破岩产生的扭矩T₁的计算公式如下：

式中：滚刀破岩产生的扭矩T₁单位kN·m；P⁰为压碎区压力，单位MPa，根据岩石强度和切削几何参数计算，即：S为滚刀刀间距，单位mm，φ为滚刀与岩石接触弧度，单位rad，通过贯入度δ单位mm和滚刀半径r单位mm计算得到：

d为滚刀刀尖宽度，单位mm；ψ为滚刀刀刃上压力分布系数；σ_c为岩石单轴抗压强度，单位MPa；σ_t为岩石抗拉强度，单位MPa；N为作用在硬岩层的滚刀数量；N_i为作用在硬岩上的第i把滚刀；l_i为第i把滚刀到刀盘中心的距离。

步骤1)所述刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩T₂的计算公式如下：

式中：刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生的摩阻力扭矩T₂单位kN·m；μ₁为刀盘面板与软土层地质的摩擦系数；G为软土层地质的剪切模量，单位MPa；η为刀盘开口率；ν为软土层地质的泊松比；δ为贯入度，单位mm；R为刀盘半径，单位m；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

步骤1)所述刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃的计算公式如下：

式中：刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃单位kN·m；μ₁为刀盘与软土层地质的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；η为刀盘开口率；K为静止土压力系数；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为 c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；H为隧道埋深，单位m；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

步骤1)所述刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄的计算公式如下：

式中：刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄的单位kN·m；δ为贯入度，单位mm；D为刀盘直径，单位m；p为密封舱平均土压力，单位kPa；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

步骤1)所述刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅的计算公式如下：

式中：刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅的单位kN·m；μ₁为刀盘与软土层地质的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；K为静止土压力系数；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为

W为刀盘宽度，单位m；θ为隧道掘进面软土层对应的圆心角，单位rad。

步骤1)所述刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆的计算公式如下：

式中：刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆的单位kN·m；μ₂为刀盘与岩石间的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为

c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；K为静止土压力系数；H为隧道埋深，单位m；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；W为刀盘宽度，单位m；n为软土地层相应的圆心角所对应的弦l'与刀盘直径的比值，当弦在隧道中心轴以上时n取此比值，当弦在隧道中心轴以下时n取值为1；G₁为刀盘重量，单位kN。

步骤1)所述土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇的计算公式如下：

T₇＝μ₃πN_sD_sL_sbp

式中：土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇的单位kN·m；μ₃为搅拌臂与土仓内渣土的摩擦系数；N_s为搅拌臂数量；D_s为搅拌臂直径，单位m；L_s为搅拌臂长度，单位m；b为搅拌臂到刀盘中心轴的水平距离，单位m；p为密封舱平均土压力，单位kPa。

本发明的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，能够快速准确的对复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进过程中刀盘扭矩进行计算。由于综合考虑了地质条件、操作状态、装备结构特征等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。并且能随时根据地质条件与掘进速度的改变灵活调整扭矩参数，为复合土压平衡盾构装备动力系统的设计以及施工过程中刀盘扭矩参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

附图说明

图1是复合岩土地层掘进面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法做出详细说明。

本发明的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，包括如下步骤：

1)分别计算如下各扭矩：、

滚刀破岩产生的扭矩T₁、刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩T₂、刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃、刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄、刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅、刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆和土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇；其中，

(1)所述滚刀破岩产生的扭矩T₁的计算公式如下：

式中：滚刀破岩产生的扭矩T₁单位kN·m；P⁰为压碎区压力，单位MPa，根据岩石强度和切削几何参数计算，即：S为滚刀刀间距，单位mm，φ为滚刀与岩石接触弧度，单位rad，通过贯入度δ单位mm和滚刀半径r单位mm计算得到：

d为滚刀刀尖宽度，单位mm；ψ为滚刀刀刃上压力分布系数；σ_c为岩石单轴抗压强度，单位MPa；σ_t为岩石抗拉强度，单位MPa；N为作用在硬岩层的滚刀数量；N_i为作用在硬岩上的第i把滚刀；l_i为第i把滚刀到刀盘中心的距离。

(2)所述刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩T₂的计算公式如下：

式中：刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生的摩阻力扭矩T₂单位kN·m；μ₁为刀盘面板与软土层地质的摩擦系数；G为软土层地质的剪切模量，单位MPa；η为刀盘开口率；ν为软土层地质的泊松比；δ为贯入度，单位mm；R为刀盘半径，单位m；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

(3)所述刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃的计算公式如下：

式中：刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃单位kN·m；μ₁为刀盘与软土层地质的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；η为刀盘开口率；K为静止土压力系数；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为 c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；H为隧道埋深，单位m；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

(4)所述刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄的计算公式如下：

式中：刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄的单位kN·m；δ为贯入度，单位mm；D为刀盘直径，单位m；p为密封舱平均土压力，单位kPa；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

(5)所述刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅的计算公式如下：

式中：刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅的单位kN·m；μ₁为刀盘与软土层地质的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；K为静止土压力系数；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为 W为刀盘宽度，单位m；θ为隧道掘进面软土层对应的圆心角，单位rad，如图1所示。

(6)所述刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆的计算公式如下：

式中：刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆的单位kN·m；μ₂为刀盘与岩石间的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为

c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；K为静止土压力系数；H为隧道埋深，单位m；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；W为刀盘宽度，单位m；n为软土地层相应的圆心角所对应的弦l'与刀盘直径的比值，当弦在隧道中心轴以上时n取此比值，当弦在隧道中心轴以下时n取值为1，如图1所示；G₁为刀盘重量，单位kN。

(7)所述土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇的计算公式如下：

T₇＝μ₃πN_sD_sL_sbp

式中：土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇的单位kN·m；μ₃为搅拌臂与土仓内渣土的摩擦系数；N_s为搅拌臂数量；D_s为搅拌臂直径，单位m；L_s为搅拌臂长度，单位m；b为搅拌臂到刀盘中心轴的水平距离，单位m；p为密封舱平均土压力，单位kPa。

2)计算掘进刀盘扭矩T：

T＝T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆+T₇

掘进刀盘扭矩T单位kN·m。

下面给出实施例：以某地铁工程作为实施例。该工程所使用的复合土压平衡盾构结构参数如下：刀盘直径D＝6.28m，刀盘开口率η＝0.29，搅拌臂数量N_s＝4，搅拌臂直径D_s＝0.1m，搅拌臂长度L_s＝0.6m，搅拌臂到刀盘中心轴的水平距离b＝1.955m，滚刀半径r＝216mm，滚刀刀尖宽度d＝20mm，滚刀刀间距S＝100mm，刀盘重量G₁＝570kN，刀盘宽度W＝0.45m，刀盘与软土间摩擦系数μ₁＝0.25，刀盘与岩石间的摩擦系数μ₂＝0.2，搅拌臂与土仓内渣土的摩擦系数μ₃＝0.2，滚刀刀刃上压力分布系数ψ＝0。

以该工程掘进到第505环时的地质条件与操作状态为例，给出计算掘进到该处时刀盘扭矩的详细步骤，掘进至其它位置时的刀盘扭矩均可按照相同的方法计算。

计算中所涉及的地质参数均取自地质报告，该工程第505环时的地质参数如下：软土地层地质弹性模量E＝25MPa，软土地层地质泊松比ν＝0.31，静止土压力系数K＝0.38，软土的等效重度γ＝19.5kN/m³，软土层地质的内摩擦角隧道埋深H＝32.56m，隧道的有效覆土厚度h＝15.13m，软土层面积占掘进面面积的比值t＝0.3965，岩石单轴抗压强度σ_c＝32.8MPa，岩石抗拉强度σ_t＝2.343MPa，作用在硬岩层的滚刀数量N＝23。

计算中所涉及的操作参数均由装备自动记录，该工程掘进至第505环时的操作参数为，贯入度δ＝12.575mm，密封舱平均土压力p＝0.213MPa，隧道掘进面软土层对应的圆心角θ＝5.630rad，软土地层相应的圆心角所对应的弦l'与刀盘直径的比值n＝0.987。

(1)计算滚刀破岩产生的扭矩T₁：

由计算得到T₁＝413.34kN·m

(2)计算刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩T₂：

由计算得到T₂＝379.07kN·m

(3)计算刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃：

由计算得到T₃＝511.60kN·m

(4)计算刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄：

由计算得到F₄＝55.04kN·m

(5)计算刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅：

由计算得到T₅＝609.88kN·m

(6)计算刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆：

由得到T₆＝420.23kN·m

(7)计算土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇：

由T₇＝μ₃πN_sD_sL_sbp，得到得到T₇＝62.79kN·m

(8)计算掘进刀盘扭矩T：

由T＝T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆+T₇，得到T＝2451.95kN·m

至此，已计算出该工程中装备掘进至第505环时的刀盘扭矩值，掘进至其余位置时的刀盘扭矩值均可按照相同方法确定。由此可计算出整个工程中复合土压平衡盾构在不同地质条件和操作状态下所需的刀盘扭矩值，为复合土压平衡盾构隧道施工与设计提供科学有效的数据依据。

Claims (8)

1.一种复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)分别计算如下各扭矩：

滚刀破岩产生的扭矩T₁、刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩T₂、刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃、刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄、刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅、刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆和土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇；

2)计算掘进刀盘扭矩T：

T＝T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆+T₇

掘进刀盘扭矩T单位kN·m。

2.根据权利要求1所述的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，步骤1)所述滚刀破岩产生的扭矩T₁的计算公式如下：

式中：滚刀破岩产生的扭矩T₁单位kN·m；P⁰为压碎区压力，单位MPa，根据岩石强度和切削几何参数计算，即：S为滚刀刀间距，单位mm，φ为滚刀与岩石接触弧度，单位rad，通过贯入度δ单位mm和滚刀半径r单位mm计算得到：

d为滚刀刀尖宽度，单位mm；ψ为滚刀刀刃上压力分布系数；σ_c为岩石单轴抗压强度，单位MPa；σ_t为岩石抗拉强度，单位MPa；N为作用在硬岩层的滚刀数量；N_i为作用在硬岩上的第i把滚刀；l_i为第i把滚刀到刀盘中心的距离。

3.根据权利要求1所述的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，步骤1)所述刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生摩阻力扭矩T₂的计算公式如下：

式中：刀盘面板与软土层接触部分由掘进挤压产生的摩阻力扭矩T₂单位kN·m；μ₁为刀盘面板与软土层地质的摩擦系数；G为软土层地质的剪切模量，单位MPa；η为刀盘开口率；ν为软土层地质的泊松比；δ为贯入度，单位mm；R为刀盘半径，单位m；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

4.根据权利要求1所述的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，步骤1)所述刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃的计算公式如下：

式中：刀盘面板与软土层接触部分由覆土埋深引起的摩阻力扭矩T₃单位kN·m；μ₁为刀盘与软土层地质的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；η为刀盘开口率；K为静止土压力系数；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为

c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；H为隧道埋深，单位m；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

5.根据权利要求1所述的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，步骤1)所述刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄的计算公式如下：

式中：刀盘切削土体的地层抗力扭矩T₄的单位kN·m；δ为贯入度，单位mm；D为刀盘直径，单位m；p为密封舱平均土压力，单位kPa；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；t为软土层面积占掘进面面积的比值。

6.根据权利要求1所述的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，步骤1)所述刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅的计算公式如下：

式中：刀盘侧面与软土间的摩阻力扭矩T₅的单位kN·m；μ₁为刀盘与软土层地质的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；K为静止土压力系数；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为

W为刀盘宽度，单位m；θ为隧道掘进面软土层对应的圆心角，单位rad。

7.根据权利要求1所述的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，步骤1)所述刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆的计算公式如下：

式中：刀盘侧面与岩石间的摩阻力扭矩T₆的单位kN·m；μ₂为刀盘与岩石间的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；γ为软土的等效重度，单位kN/m³；h为隧道的有效覆土厚度，单位m，当隧道埋深大于刀盘直径即H>2D时，隧道顶部覆土产生拱效应的可能性大，此时采用太沙基松弛土压力理论得到有效覆土厚度，h的计算公式为

c为软土层地质的粘聚力，单位kPa；K为静止土压力系数；H为隧道埋深，单位m；为软土层地质的内摩擦角，单位rad；W为刀盘宽度，单位m；n为软土地层相应的圆心角所对应的弦l'与刀盘直径的比值，当弦在隧道中心轴以上时n取此比值，当弦在隧道中心轴以下时n取值为1；G₁为刀盘重量，单位kN。

8.根据权利要求1所述的复合土压平衡盾构在岩土混合地质掘进中刀盘扭矩的计算方法，其特征在于，步骤1)所述土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇的计算公式如下：

T₇＝μ₃πN_sD_sL_sbp

式中：土仓内搅拌臂搅拌阻力扭矩T₇的单位kN·m；μ₃为搅拌臂与土仓内渣土的摩擦系数；N_s为搅拌臂数量；D_s为搅拌臂直径，单位m；L_s为搅拌臂长度，单位m；b为搅拌臂到刀盘中心轴的水平距离，单位m；p为密封舱平均土压力，单位kPa。