砂卵石層是北京地鐵施工主要地層之一,其密實(shí)度高、飽和抗壓強(qiáng)度大,盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中刀盤(pán)磨損快與單次掘進(jìn)距離要求長(zhǎng)的矛盾突出,是當(dāng)前急需解決的關(guān)鍵難題之一。當(dāng)前,刀盤(pán)掘進(jìn)機(jī)理研究?jī)H考慮地層物理力學(xué)性質(zhì),忽略了不同部位地層破碎所需應(yīng)力的不均勻性。本文從控制和利用掌子面應(yīng)力狀態(tài)角度,開(kāi)展刀盤(pán)-地層之間的耦合作用機(jī)理研究,可為高效刀盤(pán)設(shè)計(jì)和盾構(gòu)施工提供參考依據(jù)。本文首先根據(jù)砂卵石土體的物理力學(xué)特性,提出了評(píng)價(jià)砂卵石地層在盾構(gòu)工法下的開(kāi)挖難易程度的指標(biāo)。然后從盾構(gòu)刀盤(pán)與待開(kāi)挖地層相互作用的角度出發(fā),開(kāi)展了巖機(jī)耦合機(jī)理研究,并據(jù)此提出了刀盤(pán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。最后依托北京地鐵19號(hào)線某盾構(gòu)隧道區(qū)間工況,運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS,對(duì)三種典型掌子面形狀情況下應(yīng)力分布規(guī)律做了數(shù)值分析研究,同時(shí)對(duì)實(shí)際工況下刀盤(pán)動(dòng)態(tài)切削地層過(guò)程做了模擬分析。主要研究成果如下:(1)砂卵石土體的顆粒級(jí)配差和整體結(jié)構(gòu)松散的特性決定了其失效破壞型式以剝離式為主,該類(lèi)地層主要采用大開(kāi)口率輻條式刀盤(pán),刀具以切削刀、先行刀以及中心刀為主。砂卵石地層的破壞難易程度可由地層可掘進(jìn)強(qiáng)度(?)表示,在切削單元的形狀和布置角度以及土體...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1典型砂卵石土體及刀盤(pán)過(guò)度磨損情況

2圖1-1典型砂卵石土體及刀盤(pán)過(guò)度磨損情況綜上砂卵石地層條件下刀盤(pán)結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)成為盾構(gòu)法施工效率提高的關(guān)鍵，合理化同時(shí)有針對(duì)性地提出一套適用于該特殊工況下的刀盤(pán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)依據(jù)，從而對(duì)今后該工法下機(jī)具設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)性作用。1.2盾構(gòu)工法簡(jiǎn)介盾構(gòu)法是指以盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備為主要工具，在....

圖2-2不同開(kāi)口率的刀盤(pán)型式

3長(zhǎng)度后，暫停千斤頂作用，對(duì)開(kāi)挖過(guò)的隧道段作管片拼裝以加固地層，然后開(kāi)啟下一環(huán)的推進(jìn)工作，如此循環(huán)往復(fù)直至到達(dá)接受井位置，即完成一個(gè)盾構(gòu)隧道的建設(shè)。刀盤(pán)作為盾構(gòu)機(jī)的核心部件，安裝在盾構(gòu)機(jī)的最前端，主要有開(kāi)挖地層、平衡掌子面前方水土壓力以及攪拌渣土三大核心功能，刀盤(pán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)....

圖1-2技術(shù)路線

9挖面形狀下不同位置處地層可掘進(jìn)強(qiáng)度的變化規(guī)律。（4）基于上述工況進(jìn)行全尺寸刀盤(pán)動(dòng)態(tài)切削地層有限元仿真，引入單元損傷失效模型模擬地層剪切破壞過(guò)程，與實(shí)際中途檢修時(shí)刀盤(pán)磨損狀態(tài)作分析對(duì)比，結(jié)合巖機(jī)耦合原理給出刀盤(pán)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。1.4.2技術(shù)路線本文主要采用的研究方法包括理論推導(dǎo)、數(shù)....

圖2-1典型砂卵石土體

10第2章砂卵石地層可掘性評(píng)價(jià)研究2.1砂卵石地層物理力學(xué)特性砂卵石地層主要指砂卵石土構(gòu)成的第四紀(jì)松散堆積層，廣泛存在于沖洪積扇或河流階地等地貌單元中，天然砂卵石土以質(zhì)量占比較大的卵石、礫石為基本骨架，粗�？障队缮巴梁驼承酝撂畛�，偶有大直徑卵石粒徑超過(guò)120mm，多呈中密狀態(tài)。卵....

本文編號(hào)：3972626