基于深度残差网络的机床减速器故障诊断研究

为了进一步提高对机床不同故障的分类准确率,设计了一种深度残差网络。通过对机床振动试验台信号预处理优化网络结果,并进行故障诊断对比分析。研究结果表明:当行数比列数更少时,随着两者差异增加,模型分类准确率显著降低;当行数超过列数后,模型达到了更高的分类准确率并保持相对稳定的状态。CNN网络比浅层模型LeNet表现出了更强识别性能。ShortCut结构具备明显优越性,有助于网络具备更强识别能力。该研究有助于提高减速器的运行效率,可将其拓宽到其他机械传动领域,具有很好的应用价值。

暗挖扩大端内弃壳解体接收盾构关键技术研究

使用盾构法在城市中心修建地铁时,常面临地面空间不足,无法提供充足的工程场地进行常规盾构接收的问题,因此在预接收地点修建暗挖横通道+暗挖扩大端的辅助结构,进行盾构解体接收成为主流方案,但暗挖扩大端的修建尺寸并无清晰参考。以北京地铁19号线为例,分析了暗挖扩大端宽度和高度的设计问题,并针对弃壳接收和部分弃壳两种方案,对暗挖扩大端的最小设计尺寸做了规定,即高度应包含开挖垫层、盾构直径和吊装空间三部分,其中吊装空间至少应为1.5~2m;当采用弃壳接收时,暗挖扩大端宽度与刀盘直径和刀盘分块暂存方式有关。提出了一种新的适用于暗挖扩大端内狭小场地的刀盘拆解方案,能够显著减小占地面积,同时设计了一种适用于洞内拆解主驱动的专用滑移辅助工装,提高了拆解过程的安全性。

富水砂卵石地层下衡盾泥带压开仓换刀技术及应用

研究基于沈阳地铁某区间盾构工程,深入探讨了衡盾泥带压开仓技术在富水砂卵石地层下的应用,旨在研究复杂地质条件下,盾构机更换专用刀具时采用的施工技术及其效果。通过数据分析方法,详细考察了泥膜稳定时间和开仓次数与建立泥膜次数的相关性。结果表明,随着建立泥膜次数的增加,阀开度的突变趋势愈发明显。基于此,提出了在建立泥膜后需密切关注阀开度的变化,并及时应对突变情况。此外,总结了在该地层条件下安全可控的开仓流程,显著提高了施工安全性和效率。研究成果可为未来类似复杂地层条件下的盾构施工提供了宝贵经验和实用指导。

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。

复合常压刀盘掘进措施应用研究

文章结合广州海珠湾隧道工程超大直径泥水平衡盾构机掘进实例,分析了复合常压刀盘在复杂红层地质的工程难点及应对措施,重点分析了刀盘结泥饼、滞排、排浆泵及采石箱堵塞,以及刀具磨损严重等问题产生的原因,对出现的问题提出相应解决措施并讨论了其应用效果,为后续在类似典型地层中的盾构施工提供参考和借鉴。

基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法

针对现有盾构刀盘轻量化设计计算成本高、多依赖经验的不足,提出一种基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法。通过熵权TOPSIS综合贡献度分析筛选出对刀盘质量、最大变形和最大应力影响显著的结构参数作为设计变量,采用加权径向基函数模型、Kriging模型和支持向量回归模型的聚合代理模型来拟合设计变量与最大变形和最大应力约束响应间的隐式关系。在上述基础上构建了土压平衡盾构刀盘轻量化设计模型,并以序列二次规划算法进行优化求解。有限元仿真实验结果表明,所提出的轻量化设计方法实现土压平衡盾构刀盘减重7.44%,且能满足刀盘应力和变形要求,轻量化效果良好。

大直径常压刀盘泥水平衡盾构掘进防滞排技术

大直径常压刀盘泥水平衡盾构掘进施工过程中易出现刀盘结泥饼、仓内滞排、卸渣槽堵塞、刀盘扭矩大、掘进速度慢等问题,严重时还会影响施工进度,对施工安全造成威胁。为此以佛莞城际狮子洋隧道工程为例,从泥浆指标控制、刀盘冲刷系统优化、掘进参数控制、刀筒刀具优化等方面,提出大直径泥水平衡盾构在复合地层条件下掘进的防滞排对策。

不同开口率下盾构机刀盘与开挖面相互作用试验研究

开口率是盾构机刀盘的重要结构参数,其大小直接关系到刀盘与开挖面的相互作用。通过设计1∶10的模型试验,实现了刀盘开口率可调及渣土实时称量,从而间接地实现了对土舱饱满度的控制。试验研究分析表明:在实际出土率与理论出土率相等的条件下,增大刀盘开口率可减小刀盘面而与开挖面的接触面,从而减小刀盘扭矩,刀盘开口率增大了10%,刀盘扭矩减小约5.8%;在相同的出土率时,刀盘的开口率对地表最大沉降影响不显著;而在土舱近似满舱状态下,刀盘空隙上的渣土对开挖面可起的支护作用。

富水漂卵石地层土压盾构高效施工技术研究

土压平衡盾构机在富水漂卵石地层中掘进存在刀盘刀具磨损严重,螺旋机轴易卡停断裂,渣土易离析喷涌,推进效率低下等问题。以成都轨道交通6号线工程为依托,采用刀盘刀具适应性改造,螺旋机耐磨技术改造,泡沫膨润土混合液渣土改良,“超前排渣、扭矩控制、泡沫动平衡”等措施。经实践,刀具的更换里程明显延长,可达到全区间1082 m不换刀连续推进;螺旋机发生断轴后,修复时间由10 d缩短为3 d;采用混合注入的渣土改良方式,将刀盘扭矩降低了31%,螺旋机扭矩降低了49%,有效减少了卡停和喷涌情况;采用的掘进技术明显提高了施工进度,减少了停机风险。研究结果表明,采用的技术措施解决了土压平衡盾构机在此种地层中的施工难题,提高了施工效率,降低了工程风险。

砂卵石层盾构开挖面失稳分析及双参数掘进控制

为探究砂卵石层盾构施工的开挖面失稳过程和支护力设定方法,针对成都地铁盾构掘进施工超挖失稳实例,开展了三维工程离散元(EDEM)分析,对不同支护力分布形式的极限支护力和开挖面稳定性进行分析。进而结合盾构施工超挖失稳区段的掘进参数,考虑盾构机整体机械性能配置,提出了开挖面稳定性双参数控制建议值。结果表明,开挖面失稳位置与支护力分布形式有关,开挖面处于极限状态时,盾构上方0.75 D(D为隧道直径)范围内产生土拱效应,当支护力逐渐减小至0.1 P_(0)(P_(0)为初始静止状态支护力)时,失稳区发展到地面;盾构掘进时应保持土仓适当欠压,并降低刀盘转速,为可能遇到的大粒径漂石和土仓压力控制预留足够的富余扭矩。

盾构隧道近距离下穿既有车站变形控制技术

北京地铁12号线苏州桥站—人民大学站区间盾构隧道施工近距离下穿既有4号线人民大学站,新建盾构区间隧道与既有车站最近距离为2.86 m,且盾构施工时会切削废弃钢筋混凝土桩基,施工难度大、风险高,在北京地区内实属罕见。为了保证施工过程中既有线路的运营安全,采用数值模拟方法对既有车站变形进行分析并确定既有车站各结构在施工期间的变形预警值、报警值。以下穿区间前50 m作为试验段,从而确定合理的盾构参数。通过附加先行刀的方式实现了对盾构机刀盘的升级改造,提高了盾构机切削钢筋的效率,确保了盾构施工工期的按时完成。同时采用同步注浆与穿越后补注浆措施最终保证了轨道结构变形满足变形控制要求。

砂卵石地层盾构刀盘扭矩计算方法及其影响因素研究

针对南京市地铁建设过程中砂卵石地层中盾构刀盘频繁调停问题,结合南京市宁和城际铁路02标项目部盾构区间,分析了砂卵石地层土压平衡式盾构施工难点,通过区间土体改良情况得出其对刀盘扭矩的影响范围,为盾构施工给出合理性的意见与建议。

长距离极硬岩隧道盾构掘进刀盘适应性研究

通过简化的CSM法向荷载力学模型,建立盘形滚刀破岩磨损理论计算模型,分析滚刀与硬岩之间的动态摩擦过程,提出基于塑性去除机制的微切削及微犁沟磨粒磨损是滚刀最主要的直接磨损形式。针对深圳地铁12号线区间长距离极硬岩工程地质,结合盾构法施工特点,对比分析适用于硬岩施工的盾构机及刀盘选型,归纳总结刀具磨损失效形式,提出了硬岩刀具磨损监测及控制措施,提出了一种多因素控制的刀盘优化配置措施及建议。研究表明,结果与滚刀磨损情况比较相吻合,对判断滚刀损坏具有可行性和参考性,在盾构施工中通过对刀具进行有效保护,可减少换刀频率、减少停机时间、提高掘进效率、降低工程成本,对相应工程施工指导具有一定的意义。

地铁盾构下穿桥梁的保护措施及影响性分析

以地铁盾构下穿市政桥梁工程为背景,介绍桥梁保护专项措施并对下穿施工的影响性进行分析评价。通过实施河道围堰、桩基托换及刀盘改造等专项措施,保障下穿工程顺利实施。采用MIDAS/GTS软件建立三维有限元模型,分析下穿施工对地表沉降及桥台、基础和隧道变形等的影响,结果表明:双线隧道施工引起地表沉降的分布符合沉降槽规律,注浆加固体的存在使地表沉降分布出现高平台,最大地表沉降量相应减小;盾构下穿主要引起桥台受弯及各段桥台间的错位,桥台各项位移指标满足规范控制要求;扩大基础和桩基总体发生沉降,沉降量控制在10 mm以内;隧道发生拱顶沉降及拱底隆起,在断桩集中荷载及水土压力作用下,隧道衬砌满足承载力及正常使用要求。

面向冷冻法常压进仓作业的盾构机选型研究

针对地下水流动性较强地层的盾构机进仓作业难题,提出通过冷冻法加固地层,以实现常压进仓作业。面向冷冻法常压进仓作业需求,从安全性、可靠性、经济性角度分析了常压刀盘的优势,对盾构机主机、刀盘刀具、盾体、人仓系统等进行了适应性的选型设计,并通过盾构实际开仓作业情况验证了所提出方法的正确性。

基于Workbench的盾构机刀盘强度分析

根据盾构机刀盘受力特点,利用有限元分析软件对不同工况下改造前与改造后的刀盘等效应力及等效变形进行仿真分析,根据仿真结果,在不同工况下,改造前与改造后刀盘最大等效应力均出现在刀盘支撑与刀盘面板焊接位置,在额定转矩下刀盘改造后等效应力增加了40 MPa,增加率为16%,等效变形增加了1.33 mm,增加率为27.1%;在脱困转矩下等效应力增加了35 MPa,增加率为13%,等效变形增加了1.36 mm,增加率为26.1%;根据仿真结果,刀盘扩径改造后强度及刚度均满足使用要求。

基于有限元的盾构机刀盘强度分析

利用有限元分析的方法分别对改造前、改造后的盾构机刀盘进行强度分析,根据分析结果,改造前刀盘最大等效应力为147.97 MPa,最大变形为1.76 mm;改造后刀盘最大等效应力为150.79 MPa,最大变形为1.85 mm;改造前后刀盘最大等效应力均出现在刀盘牛腿与刀盘面板结构焊接处;刀盘改造后最大等效应力增加了2.82 MPa,增加率为1.9%,最大变形增加了0.09 mm,增加率为5.1%;改造后盾构机刀盘强度及刚度均满足施工需求。

穿越长江盾构隧道施工关键技术研究

某穿越长江盾构隧道工程,具有“长、大、高、差”特点,即独头掘进线路长(10.226 km),盾构隧道埋深大(51.5 m),承压水头压力高(0.73 MPa),地层差(石英含量40%~60%的粉土、粉砂)。在长江南北两岸分布厂房、长江大堤、地下管线等建筑物。穿越长江采用了国内首个7.95 m小直径常压刀盘泥水平衡盾构机施工,实现了常压更换刀具。盾构机主轴承设计寿命15000 h以上,主驱动密封耐10 bar高压,安装5道盾尾刷,其中2道盾尾刷可换。采取盾构机自动化监测沼气和集中抽排沼气工艺,科学的泥浆制造系统,陀螺定向投点测量方法,针对性盾构掘进参数,盾构水中接收,留置盾尾接收等系列方法,顺利完成长江穿越。

基于AMESim的盾构刀盘容积调速系统仿真研究

液压系统是驱动盾构机刀盘转动的核心,由电动机、变量泵、变量马达等元件组成。盾构机作为目前地铁施工的主流设备,面对复杂多变的地质条件,刀盘容积调速系统如何减小由系统输入扰动导致的马达转速扰动,使刀盘稳定运行,是值得研究的关键问题。讨论了一种PID+前馈补偿控制方法,通过对系统数学模型的分析,建立了AMESim刀盘容积调速系统仿真模型,并通过实验得到了系统转速特性曲线。结果表明,PID+前馈补偿方法相比于常规PID控制方法,将马达转速的瞬态误差减小了13%,调整时间缩短了1.5 s。研究结果对刀盘稳定运行具有重要的意义。

盾构冷冻刀盘技术在地铁隧道施工中的应用

基于盾构冷冻刀盘技术,以某实际工程为例,对开仓方案比选、冻结帷幕厚度确定、冻结设备选取、刀盘冻结管路布置、施工监测内容、施工参数选定、开仓清理和换刀等内容进行了分析,形成了针对水域地铁隧道冷冻刀盘技术开仓换刀的一整套技术流程和技术要点,该冷冻刀盘技术在过江隧道(水深5.6 m,隧道覆土厚度15.94 m)的开仓换刀施工中是可行的,为类似工程的研究提供了参考资料。