锥面刀盘盾构主参数确定理论及模拟分析

摘要：

由于盾构在地下土质工程全断面开挖的独特优势及其技术密集的特点,被赋予"国之重器".但目前应用的盾构都是平面刀盘盾构,这样盾构在孤石、古树根或建筑物桩基等地质段的施工一直是工程界的难题.为此,通过深入研究,提出了锥面刀盘盾构的概念;进一步研究发现,其主参数——盾构推力和刀盘扭矩与平面刀盘盾构相比有着本质的差异,为此,以土力学理论为基础,深入研究了锥面刀盘盾构作业过程中的力学特点并因此建立了锥面刀盘盾构推力和刀盘扭矩的力学模型.当锥顶角为180°时得到的模型解与对应平面刀盘盾构主参数的相对误差分别是:盾构推力为5.5％,刀盘扭矩为7.8％.模拟显示,掌子面与土仓的压差随锥面刀盘锥顶角的增大单调减小,即,在掌子面压力不变的情况下,土仓压力随锥顶角的增大单调增加,这说明,锥面刀盘土仓压力小于平面刀盘,掌子面土体较平面刀盘具有较大的流动推力;而对螺旋输送器中的柱塞效应要求降低,亦即,锥面刀盘盾构具有更好的土体适应性.

关键词：盾构;锥面刀盘;推力;扭矩;计算模型;模拟分析

所属期刊栏目：57

分类号：TG156(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;国家高技术研究发展计划

在线出版日期：2021-09-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：243-255