基于ANSYS Workbench的TBM机头架有限元分析

机头架是TBM(硬岩隧道掘进机)掘进时的主要受力部件之一。介绍了其工作原理,分析并计算了机头架在掘进时的受力。在ANSYS Workbench中对机头架进行了结构静力学有限元仿真,分析了其应力及变形情况。通过对机头架受力分析的研究,为后续的结构优化设计、焊接制造工艺和加工工艺的制定提供参考。

TBM机头架T形接头焊接温度场数值模拟

建立了TBM(全断面岩石掘进机)机头架关键部位T形接头焊接仿真有限元模型,利用ANSYS APDL单元生死技术,模拟了CO2保护焊焊缝材料逐步填充的过程,对Q345B厚钢板的T形接头多层多道焊的三维瞬态温度场进行了有限元分析,为焊接残余应力的预估以及焊接工艺规程的制定提供参考。

NSVR硬岩隧道掘进机刀盘扭矩预测分析

为了避免硬岩隧道掘进机(TBM)刀盘受困,提出TBM刀盘扭矩的非线性支持向量回归(NSVR)预测模型来指导TBM掘进施工.结合吉林引松供水工程现场掘进大量数据,研究TBM刀盘扭矩与掘进参数间的相关关系,得到刀盘扭矩与围岩类别、刀盘转速和推进速度具有明显相关关系:随着围岩强度由强到弱,推进速度对刀盘扭矩的影响逐渐变弱,刀盘转速对刀盘扭矩的影响逐渐变强.基于这种相关关系,建立刀盘扭矩NSVR预测模型,并将该模型应用于吉林引松隧道工程,对按1∶1划分的19 854个训练样本和19 854个测试样本的刀盘扭矩进行预测.预测结果表明:训练样本集和测试样本集的平均相对预测误差分别为11.3%和12.9%,测试样本集中相对预测误差高于60%的有516个测试样本,占测试样本集总数的2.6%.各项数据表明,在给定刀盘转速、推进速度和围岩类别条件下,建立的刀盘扭矩NSVR预测模型具有较高的预测精度.

我国硬岩掘进机的创新与实践

近年来,在TBM装备研发、推广应用力度不断加大的背景下,我国TBM设计、制造及施工技术均有了大幅度的提升,但与国外相对成熟的技术相比,在核心技术掌握及应用水平上还有一定的差距。在分析国内外TBM研究与应用现状的基础上,针对大瑞铁路高黎贡山隧道所处地段存在的＂三高四活跃＂复杂地质条件,开展TBM设计方案研究工作：1）通过开展原型滚刀破岩及缩尺滚刀磨损试验,为TBM刀盘适应性设计及关键参数计算提供依据;2）从刀盘刀具高效破岩、TBM扩挖和集成式支护系统等方面对TBM设计方案进行论述;3）对搭载式HSP法、RTP岩体温度法2种超前地质预报技术进行研究。研究成果能够为复杂地质条件下高适应性TBM设计、制造及其在高黎贡山隧道工程中的应用奠定基础。