砂性地层下类矩形盾构机刀盘布置方案研究

类矩形盾构机的切削断面形状并非中心回转对称,如何根据不同的地质条件选择适合的刀盘布置方案是类矩形盾构机研制的难点。依托杭州市轨道交通四季青站工程项目,对比在黏土地层与砂性地层2种施工条件下,类矩形盾构机的施工参数,发现盾构机在砂性地层中所受的推力、扭矩均较大,且存在较大冲击。原偏心多轴驱动仿形刀盘的结构形式,无法满足砂性地层中的施工工况。针对性地研究设计1种刀盘布置方案,采用2个X形大刀盘+2个可伸缩式圆形辅刀盘的组合切削形式,并增加带伸缩功能的辅刀盘驱动、切削盲区处壳体结构、土体改良等关键功能。该刀盘布置方案的研究与实践对提高类矩形盾构机的地层适应性有着重要意义。

类矩形盾构机刀盘受力分析与检测研究

类矩形盾构采用双辐条式圆形大刀盘加两个偏心刀盘的组合切削形式,刀盘受力状态复杂。为了研究掘进过程中各刀盘推力的变化,提出了一种基于与有限元分析相结合的在线检测方法。首先建立刀盘推力和扭矩的计算模型,结合有限元分析确定胸板上应力测点的位置,得到刀盘推力和测点应力之间的关系。然后,搭建刀盘应力采集系统,获取盾构掘进过程中测点的实时应力状态,与仿真结果进行对比,推导出刀盘的实际推力以及推力在各刀盘的分布状态。实验结果表明:该方法可实时检测类矩形盾构施工时各刀盘的推力,为盾构机刀盘的结构设计和安全操作提供理论指导和参考依据。

矩形顶管机刀盘转动方向引起土舱压力变化规律的实测分析

土压平衡矩形顶管施工时,有效控制土舱中土压力的分布与变化十分重要。本文结合一大断面多刀盘矩形顶管工程,对各刀盘转动方向不同时的土舱压力分布进行分析,并对顶管机前方工作面理论土压力进行计算。发现刀盘旋转方向对土舱压力分布影响明显,顶进排土状态与顶进不排土状态时相同的刀盘转向对土舱压力分布影响规律基本一致,并通过比较得出合适的刀盘旋转方向。研究成果对矩形顶管施工控制土舱压力时选择刀盘转动方向具有指导作用。

矩形盾构刀盘系统结构设计

在地下管廊建设中,矩形盾构空间利用率高、覆土浅和施工成本低等优点逐渐被人们重视。在对比常见矩形盾构刀盘形式的基础上,提出矩形刀盘设计方案、偏心距计算方法和矩形刀盘阻力矩计算方法,应用此计算参数完成矩形盾构刀盘及主驱动设计。分析刀具寿命,采用有限元法,进行刀盘的流固耦合分析,并对主轴的强度进行校核,验证了设计方案的可行性,以期为矩形盾构刀盘研制工作提供参考。

新型矩形截割刀盘改进设计

阐述了新型矩形截割刀盘的设计原理与构成,探索了新型矩形截割刀盘设计应该考虑的受力状态、功率分配、截齿选择与布置等因素。通过现场试验发现原始设计存在的问题,针对性地进行刀盘的改进设计,以满足复杂地质条件的截割工况。通过有限元分析软件辅助验证改进设计刀盘的可行性。

矩形掘进机截割试验架的设计与应用

针对矩形掘进机在地面试验场地进行的刀盘切割假煤壁试验,设计研制了一种专用截割试验架,重点介绍了截割试验架的结构特点及技术参数。该试验架结构简单、可靠,通过模拟工况试验,能有效验证截割刀盘设计的合理性。