砂卵石地层盾构机破岩新机理的分析与研究

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2、学科专业名称论文提交日期：２０１５年４月论文答辩日期：２０１５年６月５曰学位授予单位：扬州乂学学位授予日期：２０１５年６月２３曰答辩委员会主席：孙庆鸿－．．．．■＊？？？＇■＇ｒ，？．：．Ｖ．．．．．．．，心ｒ－－－２０八七１５年６月．．．Ｖ．．－、？．＇－＾权‘？Ｉ．；＇；．．＇．＾气．．＇Ｖ；去．；’＇■■Ｖ．＞＇．ｆ不叫＇．＾■‘Ｖ＇；叫‘３

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4、砂卵石地层，在砂卵石中施工时，刀盘故障频频发生，而且刀具磨损非常严重，该给施工工程造成了不小的经巧已占至整个施工工程成本Ｈ分之一。此，在负担，外砂卵石地层施工所需的刀盘扭矩与推一进力，直居高不下，如在某盾构工程中盾构最大的推进力达到了３４０００ＫＮ，最大刀盘扭一．ｍ，致使刀盘过载较为频繁矩接近５１００ＫＮ，从而进步加剧了刀具的磨损。本文针对目前砂卵石地层盾构施工所面临的问题，Ｗ砂卵石地层为研究对象，在前人＂＂统削—离散一娠压的破岩新方法的研究基础之上提出了，Ｗ达到降低刀具磨损，同时减少盾构机在砂卵

5、石地况下能耗的目的。具体研究内容如下：（１）研究了砂卵石的强度特性，如单轴抗压强度、剪切强度、长期抗压强度等。分、析了砂卵石地层盾构刀具的破岩机理；对刀具磨损刀盘故障的原、破岩力Ｗ及刀盘载荷因进行了理论研究。＂（２）一一针对目前盾构在砂卵石地层中施工中磨损严重的问题，提出了锐削离散＂一碼压的破岩新方法：在盾构刀盘上安装统刀，该锭刀先于其他刀具切削岩石，在原＂＂始岩石表面統削出条状相间的沟痕（称之为离散化），然后滚刀再碼压开挖面，从而达到了降低盾构机的切削力，、刀具的磨损和节约盾构机的掘进能耗的目的进

6、而提高了盾构机的掘进效率。＂＂——派压（３）为实现锭削离散的破岩新方法，设计了链轮驱动的行星轮机构，Ｗ便实现动力的传递。（４）利用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｄｉ模拟仿真离散化岩石表面沟痕的间距、直径与滚刀摩擦力之间的关系，结果表明当离散化岩石表面沟痕的间距为ｌＯＯｍｍ，直径为６０ｍｍ时，滚刀破岩时所受的摩擦力比在连续的岩石表面情况下降低了７７％。５ＡＮＳＹＳ－（）利用／ＬＳＤＹＮＡ，对滚刀破岩过程进行了显式动力分化并模拟仿真了岩石表面离散化与滚刀破岩力之间的关系，发现滚刀的垂直力与滚动力分别比在连

7、续的岩石表面情况下降低了７５％和９０％。（６）利用数值模拟结果，分析了岩石表面离散化后，滚刀磨损量和比能耗的降低率，得出的结论是：滚刀比能耗与磨损量比传统破岩方式分别降低了％％和７３％。关键祠：盾构砂卵石地层离散化有限元分析滚刀破岩力滚刀摩擦力比能耗【ＩＩＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｈｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｏｆｃｉｔｙｔｕｎｎｅｌｓｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｉｎａｃｈｉｎｅｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｉｎｄｉｓｅｎｓｉｂｌｅ，ｇｍｐｔｏ）〇ｌｓｉ打ｔｈｅｒｏｃｅｓｓｏｆｔｕ

8、ｎｎｅｌｉｎｇ．ＳｏｍｅｃｏｎｃｅｒｎｉｎｅｘｅｒｔｓｈａｖｅＫｃｉｉｃ化ｄｔｈａｔｔｈｅ５０％ｌｏｂａｌｐｇｐｐｇｔｕｎｎｅｌＣＯ打ｓｔｒｕｃｔｉｏ打ｗｉｌｌｂｅｉ打Ｃｈｉ打ａｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒｃ