土壓平衡式復合盾構(gòu)刀盤的刀具優(yōu)化配置研究.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展,工程建設需求的不斷增加,盾構(gòu)機在隧道、地下軌道交通等工程建設中得到了廣泛使用。刀盤刀具是盾構(gòu)機的關(guān)鍵部件,其主要作用是支護掘進界面,破碎剝離巖土,實現(xiàn)碴土過流。刀盤刀具合理配置是盾構(gòu)實現(xiàn)高效穩(wěn)定掘進的基本保證,也是減小刀盤振動,保證刀盤受力平衡,減小掘進能耗,延長刀盤刀具壽命的重要措施。在查閱了大量文獻的基礎上,結(jié)合工程實踐,將盾構(gòu)刀具的選型、盾構(gòu)刀具布置的關(guān)鍵因素分析以及盾構(gòu)刀盤刀具的優(yōu)化布置作為擬解決的關(guān)鍵問題,

2、進行了以下研究工作:
　　 1、提出了基于模糊理論的刀具選型方法。首先建立了地層抗壓強度和巖層完整程度的地質(zhì)適應性隸屬度函數(shù),然后根據(jù)建立的模糊規(guī)則庫進行單因素評判,最后根據(jù)模糊綜合評價模型對兩種因素進行綜合評判,選出適應地層的刀具類型。
　　 2、對滾刀布置時涉及的刀間距和相位角兩個關(guān)鍵因素進行了分析。首先理論上推導出了巖石破碎體積的計算方法,在此基礎上提出了基于比能耗最小的刀間距確定方法;然后進行了滾刀切削實驗,對比

3、能耗隨刀間距的變化趨勢進行了驗證;最后對工程實際中的盾構(gòu)刀盤的刀具布置進行了改進仿真,分析說明了滾刀相位角在平衡刀盤受力中的作用。
　　 3、分析了三種典型刀盤結(jié)構(gòu)形式對地質(zhì)條件的適應性,得出了不同形式刀盤在受力方面的特點;根據(jù)刀盤在力學傳遞特性以及地質(zhì)適應性兩方面的要求,指出了盾構(gòu)刀盤設計時應該著重考慮牛腿、輻條和肋板的聯(lián)接以及刀盤的開口率等關(guān)鍵因素。
　　 4、采用遺傳算法對滾刀進行了優(yōu)化布置。以刀盤的徑向不平衡力最