全斷面掘進(jìn)機(jī)注漿系統(tǒng)工作原理分析及仿真研究.pdf

1、隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，快速的工業(yè)化和人口的高度城市集中化趨勢(shì)已不可阻擋，對(duì)交通的要求也越來(lái)越高。為緩解或從根本上解決人口增長(zhǎng)對(duì)城市環(huán)境的壓力和威脅，解決交通問(wèn)題，修建各種鐵路隧道、和地下構(gòu)筑物在我國(guó)呈急劇增長(zhǎng)的趨勢(shì)。然而隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，越來(lái)越多的地鐵隧道需要穿越大量建筑物、地下管線，以及各類復(fù)雜地層。而盾構(gòu)法施工具有對(duì)周圍環(huán)境影響小、自動(dòng)化高、施工快速、優(yōu)質(zhì)高效、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，隨著其技術(shù)的發(fā)展、成熟，盾構(gòu)法施工越來(lái)越受到重視和

2、青睞，使得作為盾構(gòu)法施工專用工程機(jī)械的全斷面掘進(jìn)機(jī)的研究也受到了越來(lái)越多的重視。而同步注漿技術(shù)是盾構(gòu)工法中必不可少的關(guān)鍵性輔助工法，是控制地面沉降的關(guān)鍵。如果注漿過(guò)程中發(fā)生漏漿，地面的沉降必定增大，從而引起地面沉降、隧道扭曲、隧道超限。故此，如何控制整個(gè)注漿過(guò)程的順利實(shí)施，需要我們?nèi)フJ(rèn)真的研究。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件的功能越來(lái)越完善，在計(jì)算機(jī)上對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行仿真分析研究已成為一種必然趨勢(shì)。而在仿真分析中，有限元分析是

3、一種實(shí)用性非常強(qiáng)的方法。本文利用專業(yè)性很強(qiáng)的有限元分析軟件ansys12.0軟件中的Fluent模塊，對(duì)EPB（Earth Pressure Balance）Φ6.28m土壓平衡式全斷面掘進(jìn)機(jī)在沈陽(yáng)市某隧道施工工況中的注漿過(guò)程進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)仿真分析。
　　本文首先介紹了全斷面掘進(jìn)機(jī)盾尾同步注漿的工作原理及主要影響參數(shù)，其中包括施工參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。前者主要有注漿壓力、注漿時(shí)間、注漿量以及漿液的粘度，后者主要有注漿點(diǎn)的數(shù)目和注漿管的

4、直徑。
　　其次利用理論公式對(duì)注漿過(guò)程的各參數(shù)進(jìn)行變化并且進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究，建立了變化趨勢(shì)曲線，以便為后面的仿真分析結(jié)果作對(duì)比。
　　本文最后利用計(jì)算機(jī)，在Fluent界面中，采用流體體積函數(shù)(VOF)多相流模型，以及k—ε兩方程湍流模型，對(duì)注漿過(guò)程中漿液對(duì)盾尾間隙的填充過(guò)程進(jìn)行了仿真分析。通過(guò)改變前面介紹的注漿施工參數(shù)和注漿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行了大量的仿真分析來(lái)得到不同的仿真結(jié)果，從而找出各參