CN109711079A - 一种tbm掘进总推力确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种TBM掘进总推力确定方法及系统。方法包括：确定影响掘进总推力的参数；根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。采用本发明的方法或系统能够实现TBM装备掘进过程中的掘进总推力快速准确的计算。

Description

一种TBM掘进总推力确定方法及系统

技术领域

本发明涉及TBM掘进总推力的计算领域，特别是涉及一种TBM掘进总推力确定方法及系统。

背景技术

为加快地下空间的开发与利用，一种用于岩石地层的隧道掘进机(TBM)应运而生。其掘进总推力是一种重要的性能参数，用以保证掘进机正常前进。目前针对TBM掘进总推力的计算方法主要分为基于力学原理的理论模型与基于工程数据分析的预测。其中，在基于工程数据分析的这类研究中，存在一种基于量纲分析的计算方法，其通用性高。然而，对于在硬岩中掘进机的总推力的预测，已有基于量纲分析的研究并没有筛选出重要影响因素，从而导致模型结构复杂，不利于硬岩隧道掘进领域的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种TBM掘进总推力确定方法及系统，能够筛选出影响TBM掘进总推力的主要参数，能够帮助TBM技术管理人员及时调整掘进总推力的大小。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种TBM掘进总推力确定方法，包括：

确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；

根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；

根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；

将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；

根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。

可选的，所述根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力，具体包括：

根据公式π₁＝η、π₃＝f、分别确定TBM掘进过程中的无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；

根据公式确定TBM掘进过程中的无量纲化掘进总推力

其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

可选的，所述根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果，具体包括：

将所述无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法采用公式得到无量纲量的系数；

其中，n为样本量；X为自变量，包括π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；α为识别系数，包括α₁,α₂,α₃,α₄,α₅；y为因变量，y为无量纲化掘进总推力w为惩罚权重；r为L1范数正则化所占比。

可选的，所述将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型，具体包括：

将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型F＝α₁ησ_cv²ω^-2+α₂σ_tv²ω^-2+α₃fσ_cv²ω^-2+α₄cv²ω^-2+α₅V_pσ_cvω^-2；

其中，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅为无量纲量的系数；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

一种TBM掘进总推力确定系统，包括：

参数确定模块，用于确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；

无量纲参数确定模块，用于根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；

系数识别结果确定模块，用于根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；

模型建立模块，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；

掘进总推力计算模块，用于根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。

可选的，所述无量纲参数确定模块，具体包括：

无量纲量参数确定单元，用于根据公式π₁＝η、π₃＝f、 分别确定TBM掘进过程中的无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；

无量纲化掘进总推力确定单元，用于根据公式确定TBM掘进过程中的无量纲化掘进总推力

其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

可选的，所述系数识别结果确定模块，具体包括：

系数识别结果确定单元，用于将所述无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法采用公式得到无量纲量的系数；

其中，n为样本量；X为自变量，包括π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；α为识别系数，包括α₁,α₂,α₃,α₄,α₅；y为因变量，y为无量纲化掘进总推力w为惩罚权重；r为L1范数正则化所占比。

可选的，所述模型建立模块，具体包括：

模型建立单元，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型F＝α₁ησ_cv²ω^-2+α₂σ_tv²ω^-2+α₃fσ_cv²ω^-2+α₄cv²ω^-2+α₅V_pσ_cvω^-2；

其中，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅为无量纲量的系数；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种TBM掘进总推力确定方法，方法包括：确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。在基于基本的力学规律的基础上，本发明融入了弹性网络算法，该算法是一种在套索算法和岭回归算法之间进行权衡的算法，基于该算法得到的模型既能继承套索的稀疏性，又能继承岭回归的稳定性，找出了数据与知识之间的对应关系，从而为TBM技术管理人员及时调整掘进总推力大小提供了有效的决策支持，即采用本发明的TBM掘进总推力确定方法，能够快速准确的计算TBM掘进过程中的总推力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例TBM掘进总推力确定方法流程图；

图2为本发明实施例TBM掘进总推力确定系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种TBM掘进总推力确定方法及系统，能够筛选出影响TBM掘进总推力的主要参数，能够帮助TBM技术管理人员及时调整掘进总推力的大小。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例TBM掘进总推力确定方法流程图。如图1所示，一种TBM掘进总推力确定方法，包括：

步骤101：确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；

步骤102：根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；

步骤103：根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；

步骤104：将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；

步骤105：根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。

步骤102，具体包括：

根据公式π₁＝η、π₃＝f、分别确定TBM掘进过程中的无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；

根据公式确定TBM掘进过程中的无量纲化掘进总推力

其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

步骤103，具体包括：

将所述无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法采用公式得到无量纲量的系数；

其中，n为样本量；X为自变量，包括π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；α为识别系数，包括α₁,α₂,α₃,α₄,α₅；y为因变量，y为无量纲化掘进总推力w为惩罚权重；r为L1范数正则化所占比。L1范数正则化通过向成本函数中添加L1范数，使得学习得到的结果满足稀疏化，从而方便人们提取特征。

步骤104，具体包括：

将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型F＝α₁ησ_cv²ω^-2+α₂σ_tv²ω^-2+α₃fσ_cv²ω^-2+α₄cv²ω^-2+α₅V_pσ_cvω^-2；

其中，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅为无量纲量的系数；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

在基于基本的力学规律的基础上，本发明融入了弹性网络算法，该算法是一种在套索算法和岭回归算法之间进行权衡的算法，基于该算法得到的模型既能继承套索算法的稀疏性，又能继承岭回归的稳定性，从而为TBM技术管理人员及时调整掘进总推力大小提供了有效的决策支持。

图2为本发明实施例TBM掘进总推力确定系统结构图。如图2所示，一种TBM掘进总推力确定系统，包括：

参数确定模块201，用于确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；

无量纲参数确定模块202，用于根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；

系数识别结果确定模块203，用于根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；

模型建立模块204，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；

掘进总推力计算模块205，用于根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。

所述无量纲参数确定模块202，具体包括：

无量纲量参数确定单元，用于根据公式π₁＝η、π₃＝f、 分别确定TBM掘进过程中的无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；

无量纲化掘进总推力确定单元，用于根据公式确定TBM掘进过程中的无量纲化掘进总推力

其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

所述系数识别结果确定模块203，具体包括：

系数识别结果确定单元，用于将所述无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法采用公式得到无量纲量的系数；

其中，n为样本量；X为自变量，包括π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；α为识别系数，包括α₁,α₂,α₃,α₄,α₅；y为因变量，y为无量纲化掘进总推力w为惩罚权重；r为L1范数正则化所占比，L1范数正则化通过向成本函数中添加L1范数，使得学习得到的结果满足稀疏化，从而方便人们提取特征。

所述模型建立模块204，具体包括：

模型建立单元，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型F＝α₁ησ_cv²ω^-2+α₂σ_tv²ω^-2+α₃fσ_cv²ω^-2+α₄cv²ω^-2+α₅V_pσ_cvω^-2；

其中，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅为无量纲量的系数；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

具体实施例1：

下面结合实施例对本发明的掘进总推力的计算方法做出详细说明。具体步骤如下：

1、列出影响掘进总推力F的参数：η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min。

2、根据下列公式(1)-(6)，分别计算无量纲量及无量纲化掘进总推力大小。其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

π₁＝η (1)

π₃＝f (3)

3、将按1-6式计算得到的值汇总，并将π₁，π₂，π₃，π₄，π₅这五个无量纲量作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法，得到无量纲量的系数α₁～α₅的识别计算式如下：

α₁＝0,α₂＝3.45×10⁷,α₃＝0,α₄＝0,α₅＝1.28

4、将各个无量纲量系数识别结果α₁～α₅与五个无量纲量π₁～π₅分别相乘，得到TBM掘进总推力F的计算模型：如下式所示：

F＝3.45×10⁷σ_tv²w^-2+1.28V_pσ_cv¹w^-2 (7)

将如下表所示的工程数据：

σ<sub>c</sub>	v	ω	η	σ<sub>t</sub>	f	c	V<sub>p</sub>
								20530	0.000167	1.2	17	1644	0.26	170	3120

带入式(7)可得TBM掘进总推力F的大小如下：

F＝10606.88(kN)。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种TBM掘进总推力确定方法，其特征在于，包括：

确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；

根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；

根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；

将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；

根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。

2.根据权利要求1所述的TBM掘进总推力确定方法，其特征在于，所述根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力，具体包括：

根据公式π1＝η、分别确定TBM掘进过程中的无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；

根据公式确定TBM掘进过程中的无量纲化掘进总推力

其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

3.根据权利要求2所述的TBM掘进总推力确定方法，其特征在于，所述根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果，具体包括：

将所述无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法采用公式得到无量纲量的系数；

其中，n为样本量；X为自变量，包括π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；α为识别系数，包括α₁,α₂,α₃,α₄,α₅；y为因变量，y为无量纲化掘进总推力w为惩罚权重；r为L1范数正则化所占比。

4.根据权利要求3所述的TBM掘进总推力确定方法，其特征在于，所述将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型，具体包括：

将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型F＝α₁ησ_cv²ω^-2+α₂σ_tv²ω^-2+α₃fσ_cv²ω^-2+α₄cv²ω^-2+α₅V_pσ_cvω^-2；

其中，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅为无量纲量的系数；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；F为掘进总推力，单位：kN。

5.一种TBM掘进总推力确定系统，其特征在于，包括：

参数确定模块，用于确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；

无量纲参数确定模块，用于根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；

系数识别结果确定模块，用于根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；

模型建立模块，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；

掘进总推力计算模块，用于根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。

6.根据权利要求5所述的TBM掘进总推力确定系统，其特征在于，所述无量纲参数确定模块，具体包括：

无量纲量参数确定单元，用于根据公式π₁＝η、π₃＝f、 分别确定TBM掘进过程中的无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；

无量纲化掘进总推力确定单元，用于根据公式确定TBM掘进过程中的无量纲化掘进总推力

其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

7.根据权利要求6所述的TBM掘进总推力确定系统，其特征在于，所述系数识别结果确定模块，具体包括：

系数识别结果确定单元，用于将所述无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法采用公式得到无量纲量的系数；

其中，n为样本量；X为自变量，包括π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；α为识别系数，包括α₁,α₂,α₃,α₄,α₅；y为因变量，y为无量纲化掘进总推力w为惩罚权重；r为L1范数正则化所占比。

8.根据权利要求7所述的TBM掘进总推力确定系统，其特征在于，所述模型建立模块，具体包括：

模型建立单元，用于将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型F＝α₁ησ_cv²ω^-2+α₂σ_tv²ω^-2+α₃fσ_cv²ω^-2+α₄cv²ω^-2+α₅V_pσ_cvω^-2；

其中，α₁,α₂,α₃,α₄,α₅为无量纲量的系数；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。