超大直径泥水盾构土岩交互地层掘进载荷计算与分析

摘要：

为解决土岩交互地层超大直径泥水盾构推力、转矩参数设计取值与施工参数控制问题,提出土岩交互地层掘进载荷计算模型.根据泥水盾构特点分析载荷各分项组成,建立掘进载荷数学模型,基于土岩交互地层模型、刀盘几何模型对载荷计算模型进行数值仿真,利用汕头苏埃通道基岩段施工数据对模型进行计算验证,分析基岩侵入高度、岩石强度、贯入度等影响因素对刀盘转矩的影响规律.计算分析结果表明:1)掘进载荷计算模型理论推力与实测值误差为-6.4％～5.6％,刀盘理论转矩与实测值误差为-9.5％～9.0％,模型具有较高的精度,可满足装备设计和工程应用的实际需要;2)随基岩侵入高度和贯入度增加,推力、转矩均增加,但转矩对岩石侵入高度、贯入度变化更灵敏;3)岩石单轴抗压强度每增加10 MPa,转矩约上升7％(强度在50～100 MPa,贯入度5 mm/r);4)在高贯入度下,刀盘转矩随岩石侵入高度的增加效应越显著;5)在刀盘1/2位置附近,岩石高度增量引起的转矩增加最为显著.建议在施工中根据地勘确定的基岩侵入高度、岩石强度、贯入度参数计算出对应的转矩,可作为施工中掘进控制参数.

关键词：超大直径泥水盾构、掘进载荷、土岩交互地层、数学模型、数值仿真、推力、刀盘转矩

所属期刊栏目：42

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：国家重点研发计划;郑州市重大专项;中国中铁股份有限公司科技研究开发计划;中铁隧道局集团科技创新计划

在线出版日期：2022-06-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：873-881