zhangqian@tju.edu.cn
固体力学
首批入选天津市青年人才托举工程
副教授
基于海量实测数据的反演分析方法与盾构载荷力学建模

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海量工程数据反演识别方法与盾构装备载荷及掘进能效的力学建模

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天津市青年人才托举工程

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果品超微结构的扫描电镜测试

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盾构在软土施工中的力学行为表征与载荷建模

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骨材料的多尺度损伤力学理论模型研究
岩石隧道掘进机常截面盘形滚刀磨损状况的预测方法

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硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损量的实时计算方法

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全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷的确定方法

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TBM总载荷计算软件

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盾构掘进左右转向时回转弯矩的计算方法

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岩石隧道掘进机常截面盘形滚刀磨损检测系统

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隧道掘进机在不同地质下最优掘进速度的计算方法

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上下分层地质条件下盾构刀盘正面载荷的计算方法

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盾构掘进中沿深度方向调向时俯仰弯矩的计算方法

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一种硬岩掘进机掘进状态的判断方法

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一种硬岩隧道掘进机常截面盘形滚刀重量磨损量预估方法

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上下分层地质条件下盾构刀盘俯仰弯矩的计算方法

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隧道掘进机刀盘驱动载荷计算方法

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盾构刀盘上不同安装半径处刀具布置数量的确定方法

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曲面型土压平衡盾构刀盘正面扭矩的计算方法

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分层地质中盾构机推进油缸垂直分区压力配比的确定方法

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左右转向时盾构推进油缸水平分区压力配比的确定方法

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基于试掘进段数据的盾构推力控制的工程建模方法

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硬岩TBM装备掘进过程中总推力的计算方法

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盾构掘进状态分析软件

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盾构掘进载荷计算系统
岩石隧道掘进机常截面盘形滚刀磨损状况的预测方法

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硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损量的实时计算方法

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全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷的确定方法

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TBM总载荷计算软件

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本发明提出了一种盾构掘进中进行左右转向时回转弯矩的计算方法，为盾构施工提供科学有效的参数控制依据。计算方法分为以下二个步骤：（1）计算左右转向时刀盘的回转弯矩 ；（2）计算左右转向时盾壳挤压土体形成的回转弯矩 ，进行左右转向时盾构总回转弯矩 。当盾构机在上下分层地质条件中掘进时，可根据工程沿线地质分层情况及预设掘进轨迹，预先确定工程全线的回转弯矩控制目标，并可随着掘进过程中地质条件和操作状态的改变随时进行调整，改善了原有控制方法的滞后性，为维持盾构高效安全的沿预设路线掘进提供科学有效的数据依据。

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岩石隧道掘进机常截面盘形滚刀磨损检测系统

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本发明公开了一种以掘进效能为优化目标的，隧道掘进机在不同地质条件下工作时最优掘进速度的计算方法，为施工中的掘进速度参数选定提供科学数据。本发明所述方法包含四个步骤，可以快速确定不同地质条件所对应的掘进速度最优值，使速度参数始终维持在与地质条件高度匹配的范围内，增加了隧道施工中速度参数选取的科学性，从而有效提高掘进机施工效率。

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本发明公开了一种盾构在上下分层地质条件下掘进时刀盘正面载荷的计算方法，该方法分为五个步骤。本发明载荷确定方法更接近施工实际情况，与目前常用的按均匀单一地质条件近似确定载荷的方法相比，可显著提高计算精度，从而为盾构掘进过程中操作人员调整载荷参数提供更为科学的参考依据。

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本发明提出了一种盾构掘进中沿深度方向调向时俯仰弯矩的计算方法，为盾构施工提供科学有效的参数控制依据。计算方法分为四个步骤。当盾构机在上下分层地质条件中掘进时，本发明可根据工程沿线地质分层情况及预设掘进轨迹，预先确定工程全线的俯仰弯矩控制目标，并可随着掘进过程中地质条件和操作状态的改变随时进行调整，改善了原有控制方法的滞后性，为维持盾构高效安全的沿预设路线掘进提供科学有效的数据依据。

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一种硬岩掘进机掘进状态的判断方法

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一种硬岩隧道掘进机常截面盘形滚刀重量磨损量预估方法

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本发明公开了一种盾构在上下分层地质条件下掘进时刀盘正面载荷的计算方法，该方法分为三个步骤。本发明根据地质分层情况预先确定工程全线的俯仰弯矩控制目标，并可随着掘进过程中地质条件和操作状态的改变随时进行调整，改善了原有控制方法的滞后性，为维持盾构高效安全的直线前行提供科学有效的技术指导。

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本发明公开了一种包含地质参数、操作参数以及刀盘结构参数对刀盘载荷影响的驱动载荷计算方法，为刀盘设计及施工参数调整提供准确的依据。隧道掘进机刀盘驱动载荷包括推力和扭矩，其计算方法含七个步骤。本发明所述方法可以快速计算出隧道掘进机刀盘驱动载荷，由于综合考虑了各核心要素对刀盘载荷的影响规律，因而计算结果更加准确，并能随时根据地质条件与操作状态的改变灵活调整载荷参数，实现了掘进机施工过程中载荷的科学设定与调整。

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本发明公开了一种盾构刀盘不同安装半径处刀具数量的确定方法，主要包括5个步骤：将刀盘划分2个区域，两个区域内的若干条安装半径分别满足各自的条件；计算区域1内各条安装半径处的推进应力；确定区域1内各条安装半径处的刀具数量；计算区域2内各条安装半径处的推进应力；确定区域2内各条安装半径处的刀具数量。本发明考虑了刀盘上不同位置处刀具受力特征以及掘进轨迹的差异，确定盾构刀盘不同安装半径处的刀具数量，使刀盘不同位置处刀具使用寿命尽量接近，有效减少换刀次数，降低生产成本，为盾构刀盘优化设计提供了科学计算依据。

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本发明公开了一种曲面型土压平衡盾构刀盘正面扭矩的计算方法，具体分为以下四个步骤：计算掘进界面静土压引起的摩擦扭矩；计算刀盘掘进引起的摩擦扭矩；计算刀具切土扭矩；最后出计算刀盘正面扭矩。由此可计算出整个工程中曲面型土压平衡盾构在不同地质条件和掘进速度下所需的刀盘正面扭矩值。由于综合考虑了地质条件、掘进速度、刀盘几何构型等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。而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，为曲面型土压平衡盾构刀盘设计以及施工过程中扭矩参数的设定与实时调整提供了可靠数据依据。

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本发明的分层地质中盾构机推进油缸垂直分区压力配比的确定方法，当盾构机在分层地质中掘进时，可根据工程沿线地质分层情况，预先确定工程全线的推进油缸垂直分区压力配比的定量控制目标，改善了原有经验控制方式的滞后性和不确定性，能够为保证盾构机在复杂地层条件下高效安全的掘进提供科学的数据依据。

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本发明的左右转向时盾构推进油缸水平分区压力配比的确定方法，当盾构机掘进中伴有左右转向时，可根据地质条件、掘进速度及掘进轨迹，确定工程全线的推进油缸水平分区压力配比的定量控制目标，改善了原有经验控制方式的滞后性和不确定性，为维持盾构机高效安全的沿预设路线掘进提供科学的数据依据。

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本发明的基于试掘进段数据的盾构推力控制的工程建模方法，集成了对掘进推力、地质条件和掘进状态之间内在影响机理的理论研究成果，同时结合了对具体工程试掘进段采集数据中实际工况信息的提取。能够快速有效的建立用于盾构施工中推力参数控制的定量预估模型。由于所建模型充分利用试掘进段采集的数据中蕴含的信息与规律，因而能够根据后续施工中地质条件改变、隧道埋深变化、掘进速度调整等的实时工况，给出推力参数的定量控制目标，为盾构施工参数的合理调整提供了可靠的数据依据。

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本发明的硬岩TBM装备掘进过程中总推力的计算方法，对于硬岩TBM装备掘进过程中的总推力计算快速准确。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推力参数，为硬岩TBM装备动力系统的设计以及施工过程中推力参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

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软件选取比能作为掘进状态的综合表征，根据目标工程的地质条件、装备特征、与预操作状态，利用软件内置的独创性的计算模型对掘进比能进行预分析与估算，可给出逐环预估值及整体变化曲线，并进行可视化显示。

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利用软件内置的独创性的计算模型对盾构掘进过程中的总推力和总扭矩进行分析与计算，根据目标工程的地质条件、装备特征、与操作状态，给出总推力和总扭矩的逐环预估值及整体变化曲线，同时给出总推力和总扭矩的主要组成部分及其所占的比重，并进行可视化显示。同时内置基于Krause经验公式的载荷计算模块，给出总推力和总扭矩的经验预估范围，并进行可视化显示，便于用户对比参考。
Mechanical analysis and prediction for the total thrust on TBMs

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Modeling and in situ characterization of lithiation-induced stress in electrodes during the coupled mechano-electro-chemical

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Development of a prediction model for the wear evolution ofdisc cutters on rock TBM cutterhead

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Modeling and in situ characterization of lithiation-induced stress in electrodes during the coupled mechano-electro-chemical

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Modeling and prediction for the thrust on EPB TBMs under different geological conditions by considering mechanical decoupling

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基于力学分析的TBM 掘进总推力预测模型研究

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Experimental analysis and characterization of damage evolution in rock under cyclic loading

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Mechanical characterization of the load distribution on the cutterhead-ground interface of shield tunneling machines

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Disc cutter wear prediction for a hard rock TBM cutterhead based on energy analysis

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Modeling of the thrust and torque acting on shield machines during tunneling

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Theoretical model for loads prediction on shield tunneling machine with consideration of soil-rock interbedded ground

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Inverse Analysis and Modeling for Tunneling Thrust on Shield Machine

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Identification and optimization of energy consumption by shield tunnel machines using a combined mechanical and regression an

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盾构装备掘进总推力的反演识别与力学建模

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盾构刀盘系统界面载荷力学表征与近似计算模型

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盾构在掘进过程中的力学分析与载荷预估

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实验数据反演识别分析方法与力学表征

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A Nonlinear Multiple Regression Model for Load Identification of Shield Machine Combined with Mechanical Analysis

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Modeling Specific Energy for Shield Machine by Non-linear Multiple Regression Method and Mechanical Analysis

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Identification of Loads on Shield Tunneling Machines Based on PSO-SVM Method

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Mechanical Model for Operational Loads Prediction on Shield Cutter Head during Excavation

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Residual Analysis in Inverse Identification of Total Thrust on Shield Tunneling Machine