【摘要】：盾構(gòu)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于地下軌道交通和隧道等工程中,大量的盾構(gòu)隧道施工必然會(huì)面臨各式各樣的地質(zhì)狀況,砂性地層便是其中之一。砂土一般摩擦阻力大,滲透性好,土體強(qiáng)度高,石英含量較大,對刀具磨損十分嚴(yán)重。盾構(gòu)參數(shù)包括刀盤參數(shù)、刀具參數(shù)及施工參數(shù),是控制盾構(gòu)掘進(jìn)效能的直接參數(shù),對刀具磨損有很大的影響。研究砂性地層土壓平衡盾構(gòu)刀具與各盾構(gòu)參數(shù)的磨損規(guī)律對預(yù)防及控制刀具磨損、保證盾構(gòu)長距離安全掘進(jìn)具有重要的意義。本文以砂性地層土壓平衡盾構(gòu)常用刀具切刀作為研究對象,采用理論推導(dǎo)、室內(nèi)磨損試驗(yàn)及離散元數(shù)值模擬的方法分別就盾構(gòu)刀盤轉(zhuǎn)速、切刀切深、盾構(gòu)推力、刀盤支護(hù)壓力、刀盤開口率、切刀前角、切刀后角及砂土含水率等對切刀的磨損規(guī)律進(jìn)行分析研究。主要工作總結(jié)如下:(1)總結(jié)了盾構(gòu)刀盤、刀具的分類及特點(diǎn),分析了切刀切削過程、失效形式及磨損機(jī)制,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了切刀受力模型及磨損計(jì)算公式。采用控制變量法分別分析了刀盤轉(zhuǎn)速、盾構(gòu)推進(jìn)速度、刀盤支護(hù)壓力、切刀切深、切刀前后角、盾構(gòu)推力等參數(shù)對切刀的磨損規(guī)律。(2)介紹了室內(nèi)磨損試驗(yàn)材料及裝置,采用控制變量法分別就刀盤轉(zhuǎn)速、切刀前后角及砂土含水率對切刀的磨損規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)切刀磨損隨刀盤轉(zhuǎn)速、切刀前角的增大而線性增大,隨切刀后角的增大而線性減小,與推導(dǎo)的磨損計(jì)算公式所得趨勢一致;對于本試驗(yàn)所用礫砂而言,當(dāng)砂土含水率為零時(shí),切刀磨損量相對較大,當(dāng)砂土含水率不為零時(shí),切刀磨損量有所減小,但減小幅度不是很大,在20%含水率以內(nèi)切刀磨損量受含水率影響不明顯。(3)介紹了離散元數(shù)值模擬方法及離散元數(shù)值模擬軟件EDEM,敘述了離散元參數(shù)標(biāo)定的原理及方法。將本文所需標(biāo)定的參數(shù)劃分為顆粒-顆�；窘佑|參數(shù)和顆粒-磨損試件接觸參數(shù)兩大類,并分別設(shè)計(jì)室內(nèi)試驗(yàn)和虛擬試驗(yàn)進(jìn)行反演標(biāo)定。標(biāo)定結(jié)果較為準(zhǔn)確,為采用離散元進(jìn)行切刀磨損的研究奠定了基礎(chǔ)。(4)利用離散元數(shù)值模擬軟件EDEM采用控制變量法分別就刀盤轉(zhuǎn)速、刀盤支護(hù)壓力及刀盤開口率對切刀的磨損規(guī)律進(jìn)行了研究。將模擬結(jié)果與磨損公式計(jì)算結(jié)果、室內(nèi)磨損試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析,指出了運(yùn)用離散元法研究切刀磨損的適應(yīng)性,證明了理論推導(dǎo)所得磨損計(jì)算公式的有效性,得出了砂性地層土壓平衡盾構(gòu)切刀的相應(yīng)磨損規(guī)律,提出了預(yù)防和控制該條件下切刀磨損的相應(yīng)舉措。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U455.39
【圖文】：

北京交通太學(xué)碩士學(xué)位論文邐逡逑１８１８年Ｍ．邋Ｉ．邋Ｂｒｕｎｅｉ獲得盾構(gòu)法隧道的專利，從獲得盾構(gòu)法隧道施工專利至逡逑今，盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)己經(jīng)有１９０多年的歷史了［４＿５］。目前，盾構(gòu)法施工技術(shù)的應(yīng)用非逡逑常廣泛，如西氣東輸、公路隧道、水工隧道以及城市地鐵隧道工程等。隨著盾構(gòu)機(jī)逡逑技術(shù)和盾構(gòu)法施工技術(shù)的日益成熟，盾構(gòu)法施工將在城市地下空間開發(fā)與利用工逡逑程中發(fā)揮越來越重要的作用［６］，圖１－２所示為不同類型盾構(gòu)機(jī)。逡逑

＇＾５１等［３５］分析了邋Ｃｅｒｃｈａｒ巖石磨擦試驗(yàn)測試過程中出現(xiàn)的問題，建議該方法逡逑應(yīng)用于測試巖石對刀具的磨蝕性指標(biāo)，并用ＣＡＩ來建立刀具損耗的預(yù)測模型。逡逑如圖１－４所示為ＬＣＰＣ磨損試驗(yàn)裝置［３６］，該裝置出自法國規(guī)范且只適用于４．０－逡逑６．３ｍｍ之間的顆粒巖石或自然土樣的測試。逡逑＼邐－Ｋ邋Ｉｔ：—Ｋ邋飛逡逑ｔ邋ｏｐ邋１逡逑２逡逑３邋ｆＷ＼逡逑！邋＿，驅(qū)動(dòng)，２—推迸器，３＿含磨料的廣口瓶，４—漏斗管逡逑圖１－４ＬＣＰＣ測試裝置逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋ＬＣＰＣ邋ｔｅｓｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑自上世紀(jì)６０年代開始，ＳＪ試驗(yàn)成為廣泛使用的用于測試巖樣可鉆性的試驗(yàn)，逡逑如圖１－５所示。Ｄａｈｌ邋？等［３７］改進(jìn)了該裝置的測試部分，通過２１２個(gè)不同類型巖樣逡逑的測試定義了邋ＳＡＰ值，該值可以直接用來對刀具壽命進(jìn)行預(yù)測。逡逑１１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 譚青;張晉浩;夏毅敏;張桂菊;孫鑫健;張旭輝;;盾構(gòu)切刀切削軟巖磨損模型和磨損特性分析[J];鐵道工程學(xué)報(bào);2015年11期

2 吳俊;袁大軍;;大連極硬巖地層復(fù)合盾構(gòu)刀具磨損的分析與預(yù)測[J];土木工程學(xué)報(bào);2015年S1期

3 何川;封坤;方勇;;盾構(gòu)法修建地鐵隧道的技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

4 張厚美;區(qū)希;易覺;;運(yùn)用盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)跟蹤判斷滾刀損壞的研究[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2014年04期

5 廖少明;時(shí)振昊;武軍;;基于離散元的盾構(gòu)開挖面合理支護(hù)壓力[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

6 董漢軍;譚嘯峰;楊釗;翟世鴻;楊擎;;廣州“紅層”地質(zhì)盾構(gòu)機(jī)滾刀磨損與掘進(jìn)參數(shù)特性分析[J];中國港灣建設(shè);2013年04期

7 彭鈞;李興高;;不同間距下盾構(gòu)先行刀在砂卵石地層中耕松模式的數(shù)值研究[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2013年01期

8 徐前衛(wèi);朱合華;丁文其;吳祥松;于寧;;均質(zhì)地層中土壓平衡盾構(gòu)施工刀盤切削扭矩分析[J];巖土工程學(xué)報(bào);2010年01期

9 張照煌;;盤形滾刀與巖石相互作用理論研究現(xiàn)狀及分析(一)[J];工程機(jī)械;2009年09期

10 崔國華;王國強(qiáng);王繼新;鄧立營;趙春江;;全斷面盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)切削刀具的計(jì)算力學(xué)模型求解[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年S2期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 武力;基于離散元仿真的盾構(gòu)密封艙壓力平衡機(jī)理研究[D];大連理工大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 馬騰;基于離散元的砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工顆粒流動(dòng)和地表沉降控制研究[D];北京交通大學(xué);2016年

2 羅力維;盾構(gòu)機(jī)模擬試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及刀片磨損的研究[D];青島科技大學(xué);2010年

本文編號：2733190