基于恒压网络的盾构土压平衡系统的建模与仿真研究

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1、摘要随着我国城市地铁建设的迅速发展，盾构法隧道施工技术以其独有的智能化、安全、快捷等特点和优势，越来越得到推广和应用。土压平衡(EPB)式盾构机是盾构法施工中应用最为广泛的隧道挖掘设备，其EPB系统的特性直接影响盾构施工质量和效率。因此，研究提高盾构EPB系统的性能具有重要的工程实际意义。本研究前期根据相似性准则，搭建了基于恒压网络的盾构EPB模拟系统，模拟实验研究表明，这种基于恒压网络的盾构EPB模拟系统与传统的泵控马达式的盾构EPB模拟系统相比，具有响应速度快、节能等优点。⋯．-为了进一步研

2、究恒压网络技术应用于实际盾构和双圆实际盾构EPB系统的可行性，有必要进行工程实验或模拟实验研究。但由于受经济性、安全性以及可能性等因素的限制，在实际盾构上开展工程实验和建立双圆盾构EPB模拟系统均存在相当的难度。因此，有必要采用数学模拟的方法，通过仿真实验进行前期的基础研究。本课题首先采用功率键合图法建立基于恒压网络的盾构EPB模拟系统数学模型，在Matlab／Simulink中建立其仿真模型，并进行仿真研究，利用实验数据验证模型的有效性。然后，在泵控马达式和基于恒压网络的盾构EPB模拟系统仿真

3、模型基础上，建立泵控马达式和基于恒压网络的双圆盾构EPB模拟系统仿真模型，并进行仿真研究。结果表明它们可分别实现双圆盾构EPB模拟系统的工况模拟，对建立泵控马达式和基于恒压网络的双圆盾构EPB模拟系统有借鉴作用。在上述研究基础上，本文以典型的S一329型盾构EPB系统为例，建立了数学模型和仿真模型，并进行仿真研究。通过仿真与实际数据对比，验证了仿真模型是基本有效的。在该仿真模型的基础上，本文又建立了基于恒压网络的盾构EPB系统的仿真模型，并进行仿真研究。结果表明了基于恒压网络的盾构EPB系统具有

4、响应速度快等优点。为将恒压网络技术应用于实际盾构EPB系统提供了重要的参考。关键词：恒压网络；盾构；EPB；建模；仿真三奎三些查兰三兰罂三兰堡篓兰Alongwiththerapiddevelopmentofthecitymetroin0111"country，tunnelconstructiontechnologywithshieldismoreandmorebeingdevelopedandapplied,becauseofitsuniquecharacteristicsandadvantag

5、essuchasintelfigence，safetyandquickness，etc．Earthpressurebalance(EPB)shieldisusedmostextensivelyinshieldconstruction．ThecharacteristicsofitsEPBsystemdirectlyaffecttheconstructionqualityandefficiencyofEPBshield．Therefore，theimprovementofshield'sEPBsys

6、tem’sperformancehasimportantengineeringvalue．Accordingtothecriterionofsimilarity，theshield’sEPBsimulatedsystembasedonconstantpressurenetworkwasestablished．Throughcontrastingthepump-controlledmotortypeofEPBsimulatedsystem，simulatedresultsshowthatsuchk

7、indofEPBsimulatedsystemhasadvantagesofresponsespeedandsaveenergy．Inordertofurtherresearchthefeasibilityofapplyingconstantpressurenetworktechnologyinshield’sEPBsystemanddouble—O—shield'sEPBsystem，It’snecessarytodoengineeringexperimentorsimulatedexperi

8、ment．Butwiththerestrictedfactorsofeconomy,securityandpossibility．it’squitedifficulttodoengineeringexperimentinskieldandtoestablishdouble—O—shield’sEPBsimulatedsystem．Therefore．il，snecessarytodobasalresearchbysimulationfirst．nlemathematicalmodelofshie