盾构先行刀切削深度计算模型研究

为研究盾构施工过程中刀具切削土体的深度,该文通过对刀具运动形式进行分析及简化,提出合理假设,建立了先行刀、切刀组合配置的辐条式刀盘中刀具切削深度计算模型,并根据计算模型总结了刀具切深变化的规律。研究表明:1)盾构施工过程中,刀具轨迹为三维螺旋线,刀具运动过程中切削土体分为原状土体及剥落疏松后土体2个部分。2)运行轨迹中只存在一把刀具时,刀具的切深为盾构掘进的贯入度,对于先行刀,刀具侧面为切削土体的主要作用面,绝大多数情况下侧面切深占总切深的94%以上。3)运行轨迹中存在多把刀具时,刀具的切深由该轨迹中刀具的布置决定,决定因素为刀具所处位置之间的角度差及刀具的高度差。当刀具为轴对称布置时,刀盘旋转方向不影响刀盘对称轴上刀具的切深。研究结果可为刀具与土体相互作用、刀盘刀具设计、刀具磨损分析等相关研究提供重要的分析依据。