發(fā)布時間：2021-03-11 09:59

　　近年來,城市交通道路建設需求飛速增長,然而,可利用的土地資源越來越少,因此地鐵隧道成為了未來城市交通建設的發(fā)展趨勢。盾構技術由于開挖速度快、對地面建筑和現(xiàn)有道路影響小等優(yōu)點,成為了地鐵隧道建設的首要選擇。盾構機在施工過程中需要按照預先設計的軌跡前進,有著嚴格的精度要求。然而,在掘進過程中,由于復雜多變的地質(zhì)情況和隨機強載荷的影響,導致工作時的開挖路線與預先設計的路線之間經(jīng)常發(fā)生偏差。如果不能及時快速的糾正掘進軌跡,使盾構機按照預先設計的路線運行,將會影響施工進度,甚至導致嚴重的事故乃至整個工程的失敗。因此,采用合適的控制策略來實現(xiàn)準確、快速地姿態(tài)糾偏控制具有實際意義。針對目前盾構姿態(tài)糾偏控制大多基于司機的經(jīng)驗,人工手動的進行控制,或者基于經(jīng)驗進行PID控制,難以實時有效的進行姿態(tài)控制,而且控制效果也不是很理想,容易形成蛇形糾偏的情況。本文對盾構施工時的姿態(tài)控制系統(tǒng)的建模和控制策略進行了分析和研究,希望能對盾構的姿態(tài)控制起到一些幫助。主要研究工作如下:1、建立了盾構姿態(tài)控制系統(tǒng)的模型。要想對盾構的掘進軌跡快速準確的控制,需要準確快速的控制液壓推進系統(tǒng),通過大量的參考文獻總結出,需要在施工... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

近幾年城市的軌道建設的新增里程（單位：公里）

于開挖速度快，對原有環(huán)境的影響小，不影響交通等優(yōu)點，已經(jīng)成為國內(nèi)外地鐵建設以及其他地下工程的重要技術之一[2]。1.1.2研究意義盾構（ShiledMachine）是一種專用于隧道地下施工的大型高科技設備，在地鐵隧道[3][4]、穿山公路[5]、水利工程[6][7]、水電設施[8]等大型工程中應用廣泛。盾構機的構造非常復雜，大型盾構機重達幾百噸，長五六十米，造價高達數(shù)億元，被稱為“地下蛟龍”。盾構的控制非常復雜，涉及機械力學、電氣控制、地質(zhì)力學、液壓流體力學、控制理論等學科和技術[9]。這一方法的主要建設的過程如圖1.2，DTA代表預先設計的挖掘路線，盾構機需要沿著預先規(guī)定的路線工作，然而由于各種復雜的地質(zhì)因素和盾構機本身的構造的復雜性，在工作時經(jīng)常會產(chǎn)生偏差[10]，所以圖中可以看到還有一條糾偏曲線，完工隧道也不是嚴格的和設計軸線一致。圖1.2盾構法施工掘進過程

第一章緒論4常巨大。Brunel這次進行施工的盾構如圖1.3，之后經(jīng)過多年的發(fā)展，1869年出現(xiàn)了圓形斷面的盾構機，并用于隧道的開挖，取得了成功。1887年，這種方法盾成功的應用于地鐵的建設，這代表著盾構施工技術的開始。從19世紀末開始，利用盾構進行開挖的技術傳入了許多歐美國家，開始了飛速的發(fā)展。九十年代第一款密封式的盾構機在美國被制造出來，并成功進行了施工；巴黎首次在修建了下水道隧道中使用了長方形盾構；1910年德國盾構完成了易北河隧道的施工；1926年日本在丹那導水隧道的修建中使用了盾構機進行施工，但是由于遇到硬巖地質(zhì)，最終放棄了。我國第一次使用盾構法施工是在1954年，在遼寧阜新使用了盾構機修建了疏水道，之后又在北京使用了盾構法修建了下水道隧道。圖1.3Brunel注冊專利的盾構1960年~1980年是盾構技術高速發(fā)展的時期，許多新式的盾構出現(xiàn)，可供使用的選擇種類極大地擴充了，包括著泥水以及土壓形式的盾構[14]。日本首先研制出了通過泥水加壓維持盾構工作平衡的盾構機，之后又開發(fā)出了封閉式的利用土壓使開挖面維持平衡的盾構機。這兩種盾構方式直到現(xiàn)在，仍被廣泛使用。20世紀末到21世紀初，盾構技術開始飛速發(fā)展和成熟，許多之前的難題得以解決。盾構開挖的隧道的距離不斷加大，一些大型的盾構相繼出現(xiàn)，能夠一次性開挖更大面積的隧道，能夠使道路修建的更寬、更快。日本于九十年代修建的總長度為15公里隧道，使用就是大型盾構機；2003年德國使用復合盾構機直徑為14.2米，修建了長達14公里的隧

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超大直徑盾構管片拼裝機關鍵技術[J]. 賈連輝,李太運.  浙江大學學報(工學版). 2020(04)
[2]基于改進型粒子群優(yōu)化算法的雙輥薄帶振動鑄軋壓下控制系統(tǒng)優(yōu)化[J]. 孫明翰,許哲,鄭立康,許志強,杜鳳山.  中國機械工程. 2020(03)
[3]基于PSO優(yōu)化刮板輸送機調(diào)速系統(tǒng)設計[J]. 胡磊,郭衛(wèi),王淵.  煤礦機械. 2019(10)
[4]基于改進PSO算法的機器人路徑規(guī)劃及實驗[J]. 康玉祥,姜春英,秦運海,葉長龍.  機器人. 2020(01)
[5]我國盾構機再制造產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對策研究[J]. 周新遠,李恩重,張偉,史佩京,徐濱士.  現(xiàn)代制造工程. 2019(08)
[6]基于粒子群優(yōu)化算法的自調(diào)節(jié)非線性PID氣缸位置控制研究[J]. 楊定成,吳金文.  現(xiàn)代制造工程. 2019(08)
[7]新型盾構隧道防水體系工程試驗及數(shù)值分析[J]. 張子新,肖時輝,劉曈葳,黃昕,何人.  上海交通大學學報. 2019(06)
[8]富水砂卵石地層盾構隧道微擾動施工關鍵技術[J]. 戴志仁.  中國鐵道科學. 2019(02)
[9]Particle swarm optimization-based algorithm of a symplectic method for robotic dynamics and control[J]. Zhaoyue XU,Lin DU,Haopeng WANG,Zichen DENG.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2019(01)
[10]基于改進PSO算法的加熱系統(tǒng)分數(shù)階控制[J]. 姜蘇英.  計算機與現(xiàn)代化. 2018(07)

博士論文
[1]盾構推進電液系統(tǒng)動力學特性及軌跡實時精確控制研究[D]. 劉志斌.浙江大學 2015

碩士論文
[1]地鐵隧道盾構智能糾偏優(yōu)化控制研究[D]. 李洋.長安大學 2019
[2]盾構機掘進過程中軌跡跟蹤控制的研究[D]. 黃少會.浙江大學 2018
[3]TBM主機多自由度耦合動力學行為及實測驗證[D]. 吳瀚洋.大連理工大學 2016
[4]盾構機軌跡跟蹤控制的研究[D]. 楊霞.大連理工大學 2009



本文編號：3076290