1.2 试验数据的采集

　　试验需要采集的数据有：模型盾构机的推力和推进速度、刀盘扭矩、刀盘转速、螺旋机转速、土舱土压力、土箱内土体土压力等，这些数据采用各种传感器通过 PLC 采集，可以实时地显示所需要的数据和曲线，并能自动存储下来，以供分析。

　　2 掘进试验及其试验数据的分析

　　2.1 土舱内外土压的相关关系分析

　　土舱土压力是土压平衡盾构掘进过程中一个重要的监测数据，因为土舱土压力的变化反映了盾构推进过程是否平稳，直接影响到开挖面的稳定。图 3(a)(b)为盾构掘进试验过程中土舱外土压力与土舱内土压力的差值随推进距离的变化曲线，可以看出，盾构掘进过程中土舱内外存在一定的土压力差，刀盘开口率为 30%时在粘性土层中平均为 0.04～0.05 MPa，刀盘开口率为70%时在粘性土层中土压力差的平均值为0.03～0.04 MPa，这表明在其它条件一定的情况下，该压力差的大小与刀盘开口率大小有关，刀盘开口率大则土舱内外土压力差值小，显然开挖面前方的土压力大于土舱内的土压力，并且砂性土层中土舱内外土压力差值更明显。

　　通过工程实测数据反映的规律与试验反映出的规律是一致的。图 4[9]表示上海地铁一号线某区间隧道(刀盘开口率为 30%)和上海双圆隧道某区间(双圆盾构刀盘开口率为 85%)实测的土压力数据，土压力计的埋深约为 10 m。在切口到达处，对于刀盘开口率为 30%的盾构来说，土舱内外土压力差值达到近 0.08MPa，而开口率较大的双圆盾构的土舱内外土压力差值仅为 0.03 MPa，这说明开口率较大的土压平衡盾构在推进过程中土层中产生相对较小的附加土压力。

　　2.2 掘进过程中刀盘扭矩的变化规律

　　图 5(a)，(b)反映了在不同的土层中掘进时盾构刀盘扭矩的变化情况以及刀盘开口率的大小对扭矩的影响。刀盘开口率的大小对扭矩有明显影响，显然，在粘性土层中和在砂砾土层中掘进时，盾构刀盘开口率为30%时的刀盘扭矩大于刀盘开口率为70%时的刀盘扭矩。另外，还可以发现，刀盘扭矩的变化与土舱土压力的变化趋势基本一致，见图 6。这说明刀盘切口处土体的应力水平(与土舱土压力仅有一差值)对刀盘的扭矩有明显影响，而切口处土体的应力水平与盾构的埋深有关。比较图 5(a)和图 5(b)还显示，在粘性土和砂砾土层中刀盘的扭矩有很大区别，可见，土性对刀盘扭矩的大小有明显影响。

　　2.3 掘进过程中盾构总推力的变化规律

　　图7和图8是掘进试验过程中总推力的变化曲线，在粘性土层中总推力随推进距离的增大而增大，这是因为在试验平台上随着推进距离的增大盾构机本身和与之连接的钢管节与土体接触面积在增大，因而侧摩阻力在增大，所以总推力随着推进距离的增大而增大。实际上，在土压平衡的情况下盾构在同一均匀土层中匀速推进时盾构机本身的侧摩阻力是不变的，因此总推力不会随着推进距离的增大而增大。可以看到在不同的土层中(粘性土、砂性土、砂砾土)，总推力有较大差别，这说明土性对总推力有明显的影响。盾构掘进机在推进过程中，总推力主要用于克服土体作用于盾构掘进机刀盘上的正面阻力和土体作用于盾构掘进机壳体表面上的摩阻力，因此，除了土体本身的性质影响着盾构掘进机总推力之外，土舱内土压力的大小影响了刀盘上的正面阻力的大小，因而也影响总推力的大小。

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