盾構機刀盤扭矩模型研究及刀盤強度校核.pdf

1、盾構技術作為一種先進的施工技術,近年來被廣泛應用于隧道和城市地鐵建設。刀盤直接與土體接觸，是盾構設備的關鍵部件，盾構設備的結構和地質條件以及施工參數(shù)的變化都將直接影響盾構機刀盤扭矩以及刀具切削力的大小。因此，對刀盤扭矩的研究有助于在施工時維持開挖面的穩(wěn)定，同時這也一直是工程中著重研究的課題。本文結合沈陽地鐵工段地質條件及施工中使用的盾構機參數(shù)，重點在刀盤扭矩的力學模型、刀盤扭矩的影響因素以及刀具的受力情況方面進行了深入的分析，并根據(jù)實際

2、工況對施工中的盾構機刀盤進行了強度校核，為刀盤扭矩的深入研究提供了可靠的理論依據(jù)。
　　本文首先分析了目前盾構機刀盤模型存在的缺陷，在此基礎上利用數(shù)學、理論力學、材料力學、巖土力學等相關知識，重新劃分了沈陽地鐵施工用土壓盾構機刀盤扭矩的組成部分，并建立了土壓平衡盾構機刀盤扭矩的力學模型。并根據(jù)沈陽地鐵2號線和1號線特定標段的地質條件及施工參數(shù)對該模型的準確性進行驗證。
　　根據(jù)對刀盤扭矩構成比例的分析提出了影響刀盤扭矩的幾點

3、主要因素，分別是地質條件和刀具參數(shù)，并說明了埋深、坡度與刀盤扭矩大小之間的關系。根據(jù)剪切失效準則和Extended Drucker-Prager Cap塑性本構模型理論建立了切刀與土體的三維模型，并利用Explicit Dynamics模塊對切刀切削土體的過程進行了顯示動力學分析，得到了刀具在切削土體過程中的受力情況，得出了切削力隨著時間變化的曲線進而指出了刀具前角和切削深度與刀盤扭矩大小之間的關系。
　　最后，利用本文提出的刀盤