复杂地层盾构刀具磨损控制技术研究

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1、岁享未交硕士学位论文复杂地层盾构刀具磨损控制技术研究ResearchontheTechnologyofShieldCuttersAbrasionControlincomplexstrata作者：彭钧导师：李兴高北京交通大学2013年6月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明

2、)学位论文作者签名：导师签名签字日期：汐l声1月匆签字日期：彬年7月多日中图分类号：TU94UDC：624学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文复杂地层盾构刀具磨损控制技术研究ResearchontheTechnologyofShieldCuttersAbrasionControlincomplexstrata作者姓名：彭钧导师姓名：李兴高学位类别：工学学科专业：桥梁与隧道工程学号：10121341职称：副教授学位级别：硕士研究方向：隧道工程北京交通大学2013年6月致谢本论文是在我的导师李兴高副教授的悉心指导下完成的。从论文的选题、

3、开题、修改以及完成，李老师都给予了细致、耐心和详尽的指导，特别是盾构掘进资料的搜集，老师给了很大的帮助。他严谨的学术态度以及渊博的学术知识都时刻给我留下了深刻的印象，使我受益终生。在此衷心感谢三年来李兴高老师对我的关心和指导。感谢袁大军教授带我走进盾构施工技术领域的殿堂，悉心指导我完成了实验室的科研工作，特别是在盾构掘进控制技术方面给予我很多宝贵的指导意见。在研究生阶段的学习和生活中时常聆听老师的谆谆教诲，学到了许许多多宝贵的盾构知识和为人处事的道理，让我铭记在心，终身受用。感谢盾构教研室师兄刘学艳博士、王飞搏士、刘腾博士给予的指导，师兄们扎实的理论

4、知识、勤奋刻苦的学习态度都深深的影响了我，和你们一起学习探讨盾构领域相关技术，提升了我对盾构施工的更深层领悟。感谢师兄乔国刚博士后、王全华、王道刚、苏守一、段超杰、宋欣师兄在盾构掘进技术方面提出的宝贵意见。感谢蒋兴起、周璇、李志帅、曹海兵、刘雪骄、周润清、黄怀宁、宋为、王振、白彬及课题组师弟刘建槟、华志刚、牟明扬、刘浩、师妹王霞等所有兄弟姐妹们，和你们在一起共同讨论问题，给了我很多灵感和帮助。和你们一‘起工作、学习、生活，给我留下了太多美好的回忆。感谢并肩学习，互相帮助的隧道1007班的全体同学，与你们相识是我人生中最大的财富。感谢我的家人和朋友支持

5、着我的学习和生活。在我心情烦闷的时候忍受着我的脾气，在我情绪低落的时候给予我安慰。没有你们，我就无法坚定地走到今天。感谢答辩委员会的各位老师们，您在百忙之中抽出时间来审阅论文，给我提宝贵的意见。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师批评和指正1111彭钧2013年5月于北京交通大学中文摘要摘要：复杂地层土压平衡盾构长距离掘进一直是国内外的难题。在这种地层施工，盾构刀具磨耗严重，容易破损、脱落。掘进中一旦出现这类情况，将导致刀盘扭矩上升，盾构推进困难，甚至无法施工，被迫开舱换刀。因此，研究如何减少复杂地层中刀具磨损是盾构掘进技术的重

6、点难点。本文在详细调研国内外相关理论研究成果和工程实例的基础上，以北京地下铁路直径线和某地铁一号线为工程背景，利用现场量测、理论分析及数值模拟等手段从机械与土壤两方面入手，对复杂地层条件下土压平衡盾构掘进刀具磨损的问题进行了研究，取得了下列研究成果：(1)系统分析了各种刀具的工作原理，及其磨损原因和影响因素。研究了刀盘、刀具形式及刀具的排列布置与各种土层的适用关系。在此基础上得出了适应砂卵石地层及硬岩地层的土压平衡盾构应选择的刀盘形式及)J具布置方式。(2)通过对砂卵石地层中的滚刀磨损分析，提出了减小刀具磨损的相应措施。并对刀盘磨损损伤规律进行了深入

7、分析，评价了改造后刀具配置方案的效果。通过大量的现场监测数据进行严密的统计、分析计算，并结合施工实践，得出适应于砂卵石地层盾构掘进的参数设置以及刀具的几何参数。(3)通过在硬岩地层中刀具磨损进行量测以及掘进数据分析，得出掘进参数刀具磨损的相互关系。并根据实际掘进情况，提出了刀盘刀具的改进方案，并根据新的刀盘刀具配置，给出了相应的施工掘进参数作为参考以及掘进过程中相应的刀具处理措施。(4)通过PFC2D离散元软件，建立了盾构先行刀和刮刀刀具组合与前方土体相互作用的数值模型，模拟分析了先行刀侵入前方土体后刮刀刮出耕松部分的过程。通过不同高差，不同间距配比

8、，得出在无水砂卵石地层中，地层适应率较好的刀具配置形式。关键词：复杂地层；刀具磨损；刀盘选型；刀具配置；数值