土压平衡盾构刀盘扭矩理论与实验研究

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1、硕士研究生学位论文土压平衡盾构刀盘扭矩理论与实验研究学生姓名郑剑岳学号学科、专业土木工程研究方向岩土工程导师朱建明北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名曰期：年月曰学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方工业大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研宄生在

2、校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。口保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限：年，自年月日起至年月日止，解密后适用本授权书。□非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：曰期：山丄、北方工业大学硕士学位论文土压平衡盾构刀盘扭矩理论与实验研宄摘要土压平衡盾构因为其施工

3、便利，安全系数高，邻近建筑物沉降小等特点而在地下工程中得到了广泛的应用。土压平衡盾构刀盘扭矩是盾构施工过程中的重要参数，而目前实际过程中主要是靠估算出一个大致范围，然后再进行设计刀盘扭矩。这样的方法带有较大的估算区间，如果设计值过大往往导致工程的成本增加造成了浪费；如果设计值过小就会不满足施工要求，在施工过程中出现卡死等现象延误工程进度。因此本文详细分析了刀盘扭矩的各种影响因素及其该因素的影响程度，继而得出土压平衡盾构刀盘扭矩计算修正模型，使他更好的反映工程实际为更进一步研究刀盘扭矩的理论计算值奠定基础。首先，通过了解盾构在实际施工中的掘进过程和盾构自

4、身的构造，分析了影响其刀盘扭矩的影响因素。确定了覆土深度、土层性质、刀盘开口率、刀具形式等为影响土压平衡盾构机刀盘扭矩的几个关键因素。结合力学数学知识，考虑上述影响因素推导出了土压平衡盾构刀盘扭矩的理论计算模型。其次为了能够验证刀盘扭矩理论计算模型的正确性，研制了一套土压平衡盾构施工模拟及测试系统。该系统主要包括试验平台、土箱、切割机构、传输及液压系。土压平衡盾构施工模拟及测试系统能够对各类地层条件下的土体掘进进行模拟，测试其工艺参数，为盾构选型和施工提供参考。最后，依托研制成的土压平衡盾构施工模拟及测试系统对已经得到的刀盘扭矩理论计算模型予以实验研究

5、。该部分主要包括了刀盘扭矩的理论值与模拟值及实测值的对比，通过这三者的对比得出刀盘扭矩计算模型是符合目前工程实际的，研制的土压平衡盾构施工模拟及测试系统能够很好的对土层实际开挖掘进行模拟。此外通过该系统还研究了刀盘扭矩与刀盘开口率、掘进速度、刀盘转速等的线性关系。关键词：土压平衡盾构，刀盘扭矩，理论模型，模拟系统，实验研究北方工业大学硕士学位论文；，北方工业大学硕士学位论文，北方工业大学硕士学位论文百录摘要引言课题的研究背景和意义土压平衡盾构机组成及其工作原理刀盘盾体管片拼装机螺旋输送机土压平衡盾构机掘进过程中研宄手段比较土压平衡盾构刀盘扭矩影响因素地

6、层不同的影响刀盘类型和尺寸的影响辅助材料的影响埋深和切削深度盾构机刀盘扭矩计算国内外研究本文主要研究内容及其技术路线本章小结土压平衡盾构刀盘扭矩计算模型修正平面应变条件下的准则内摩擦角修正前后的数学关系盾构上土压力的确定盾构垂直土压力的确定盾构水平土压力确定土压平衡盾构刀盘扭矩计算修正模型推导内摩擦角修正前以及修正后的数值比较土压平衡盾构刀盘扭矩组成各个部分扭矩的计算推导刀盘扭矩激增机理分析太査、结盾构施工模拟及测试系统的研制：土压平衡盾构模拟及测试系统的研制思路盾构施工模拟及测试系统设计方案盾构施工模拟及测试系统各机械部分研制盾构刀盘的研究设计盾构推

7、进系统研制被掘土箱的研制出渣输送机构研制土压平衡盾构施工模拟及测试系统液压系统研制液压系统的研制要求液压系统工作原理分析液压缸的计算和选择液压马达的计算及选择北方工业大学硕士学位论文液压元辅件计算及选择系统效率估算本章小结：模拟盾构掘进机刀盘扭矩的试验研究相似理论的介绍相似现象的认识相似理论相似常数相似三定理相似理论的应用步骤模拟盾构掘进机刀盘扭矩的试验研究模型试验的相似关系土体配置及土体参数确定实验参数确定试验过程试验结果试验结果与理论的对比分析工程实例与理论的对比分析本章小结总结与展望綺娜在学研宄成果龍北方工业大学硕士学位论文引言课题的研究背景和意

8、义自世纪以来，我国的各个城市承受的地面交通压力不断加大，因而对地下轨道交通的建设越来越重视】。