盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩模型研究及刀盤強(qiáng)度校核.pdf

1、盾構(gòu)技術(shù)作為一種先進(jìn)的施工技術(shù),近年來被廣泛應(yīng)用于隧道和城市地鐵建設(shè)。刀盤直接與土體接觸，是盾構(gòu)設(shè)備的關(guān)鍵部件，盾構(gòu)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件以及施工參數(shù)的變化都將直接影響盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩以及刀具切削力的大小。因此，對刀盤扭矩的研究有助于在施工時維持開挖面的穩(wěn)定，同時這也一直是工程中著重研究的課題。本文結(jié)合沈陽地鐵工段地質(zhì)條件及施工中使用的盾構(gòu)機(jī)參數(shù)，重點(diǎn)在刀盤扭矩的力學(xué)模型、刀盤扭矩的影響因素以及刀具的受力情況方面進(jìn)行了深入的分析，并根據(jù)實(shí)際

2、工況對施工中的盾構(gòu)機(jī)刀盤進(jìn)行了強(qiáng)度校核，為刀盤扭矩的深入研究提供了可靠的理論依據(jù)。
　　本文首先分析了目前盾構(gòu)機(jī)刀盤模型存在的缺陷，在此基礎(chǔ)上利用數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、巖土力學(xué)等相關(guān)知識，重新劃分了沈陽地鐵施工用土壓盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩的組成部分，并建立了土壓平衡盾構(gòu)機(jī)刀盤扭矩的力學(xué)模型。并根據(jù)沈陽地鐵2號線和1號線特定標(biāo)段的地質(zhì)條件及施工參數(shù)對該模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。
　　根據(jù)對刀盤扭矩構(gòu)成比例的分析提出了影響刀盤扭矩的幾點(diǎn)

3、主要因素，分別是地質(zhì)條件和刀具參數(shù)，并說明了埋深、坡度與刀盤扭矩大小之間的關(guān)系。根據(jù)剪切失效準(zhǔn)則和Extended Drucker-Prager Cap塑性本構(gòu)模型理論建立了切刀與土體的三維模型，并利用Explicit Dynamics模塊對切刀切削土體的過程進(jìn)行了顯示動力學(xué)分析，得到了刀具在切削土體過程中的受力情況，得出了切削力隨著時間變化的曲線進(jìn)而指出了刀具前角和切削深度與刀盤扭矩大小之間的關(guān)系。
　　最后，利用本文提出的刀盤