?12 m级泥水盾构刀盘的载荷转矩计算及力学性能分析

为研究某盾构隧道φ12m级大直径泥水盾构刀盘设计的合理性以及对高水压密实砂层施工的适应性,结合大直径泥水盾构的特点以及以密实砂层为主的地层条件,提出考虑土压力与刀具贯入阻力、忽略砂土间的黏聚力的刀具载荷计算修正模型,综合考虑刀盘结构及其背部泥水压力对刀盘载荷及转矩的影响,获得刀盘的输入载荷和转矩。利用ANSYS软件,建立大直径泥水盾构掘进的仿真分析模型,对泥水盾构正常掘进、偏载以及脱困3种工况进行有限元分析。结果表明:偏载工况下,刀盘的应力和变形最大,最大应力出现在刀盘下半部的主臂支撑筋板与法兰连接处,达到128.46MPa;最大变形出现在刀盘边缘处,达到2.85mm,刀盘性能满足设计要求。

泥水平衡顶管机推力扭矩计算及钢顶管失稳分析

在福建省平潭及闽江口水资源配置工程的隧道掘进中,为了研究泥水平衡顶管机设计的合理性以及施工过程中钢顶管的稳定性,结合泥水平衡顶管机的特点以及施工地层条件,提出了考虑滚刀和刮刀实际贯入阻力的刀具载荷计算修正模型。对现有泥水平衡顶管机掘进的推力计算模型进行了分析,引入刀具破岩阻力和切削力矩,修正了顶管机的推进力计算模型和扭矩计算模型。对仅轴向推力作用下,仅土体围压作用下和推力、围压共同作用下的钢顶管稳定性进行分析,推导出了其失稳临界值,验证了顶管机在类似工程地层下施工的可靠性。

隧道掘进机破岩实验平台研制

围绕复杂地质条件下隧道掘进高效破岩需求,针对隧道掘进机领域“基础实验平台缺失、破岩信息感知困难、高效破岩技术薄弱”等公认的行业难题,发明了刀具破岩三向载荷直接监测装置,研发刀盘螺旋掘进精准控制及“四面八角”导向技术,研制了回转式、足尺刀具、多刀协同的隧道掘进机破岩实验平台,为研究盾构刀具破岩提供了基础平台。