盾构土压平衡比控制模拟实验系统研究.pdf

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1、2012年4月机床与液压Apr．2012第40卷第7期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．40No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．07．008盾构土压平衡比控制模拟实验系统研究刘春虎，李笑(广东工业大学机电工程学院，广东广州510006)摘要：为研究盾构土压平衡比(EPBR)的控制特性，设计了盾构EPBR控制模拟实验系统。分析转速控制在该模拟实验系统上的实现方法，试验研究了在推进速度、土质等干扰下的EPBR控制特性。结果表明：采用该系统可实现盾构EPBR控制的模拟实

2、验，为通过模拟实验研究盾构在多种工况下的EPBR控制特性提供了条件。关键词：土压平衡比(EPBR)；模拟试验；盾构；转速控制中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012J7—024—2StudyonSimulationExperimentSystemofEarth--pressure·balance-ratioControlofShieldLIUChunhu，LIXiao(FacultyofElectromechanicalEngineering，GuangdongUniversityofT

3、echnology，GuangzhouGuangdong510006，China)Abstract：Tostudythecharacteristicofearth—pressure—balance—ratio(EPBR)controlofshield，asimulationexperimentsystemofEPBRcontrolofshieldwasdesigned．Theimplementedmethodofrotatingspeedcontrolonthesimulationexperimentsystemwasa

4、nalyzed，andthecharacteristicofEPBRcontrolwasstudiedexperimentallyunderthedisturbancesofforward—velocityandsoilproper—ty．ResultsshowthatthesimulationexperimentofEPBRcontrolofshieldcanbecarriedoutbythesystemwhichprovidesconditionsforexperimentalstudyofthecharacteri

5、sticofEPBRcontrolofshieldundervariousconditions．Keywords：Each—pressure-balance—ratio(EPBR)；Simulationexperiment；Shield；Rotatingspeedcontrol土压平衡(EPB)盾构控制开挖面稳定多以管理1盾构EPBR控制原理土舱压力为主，辅以掘土量(体积、质量)管理土压平衡比即盾构螺旋输送机的转速Ⅳ与刀盘等⋯。但由于一般盾构直径较大、掘土量较多，采用推进速度的比值N／v，该比值大小可根据出土率平管理掘土

6、量作为地层稳定辅助管理的方法难以做到测衡得出，理论上仅与盾构尺寸、土质和螺旋输送机结量精细化。有学者提出管理盾构螺旋输送机转速与构形式有关。分析工程数据表明：当盾构推进处于平推进速度的比值即土压平衡比(EPBR)来作为稳定衡状态且地质变化情况较小时，该比值基本稳定为一地层及维持盾构平衡推进的辅助管理方法。该方法常值。采用土压平衡比作为采集量控制盾构推进平衡具有所需参数检测容易、实时性强等优点，可作为辅时，若实际的N／v大于设定值(N／v)，则盾构推进助管理地层稳定的新方法。但对盾构平衡推进状态的处于欠推进状态，土层容易出

7、现塌陷；相反，若实际影响仅是基于理论和工程数据的分析结果，未见有盾的N／v小于设定值(N／v)，则盾构推进处于超推进构EPBR控制相关特性实验研究。而采用在实际盾构状态，土层容易出现挤压。只有当实际土压平衡比与上进行实验研究，因存在安全性、经济性等因素又难设定值相等时，盾构才处于平衡推进状态，此时的土以实现。因此，研究盾构EPBR控制模拟实验系统，压也即为平衡状态时的土压。具有重要的工程实际意义。2盾构EPBR控制模拟实验系统作者设计了盾构EPBR控制模拟实验系统，介绍盾构EPBR控制模拟实验系统包括液压模拟单元了系统控

8、制结构，分析了转速控制在该系统上的实现和测控单元。液压模拟单元工作原理如图1所示。用方法，研究了盾构EPBR控制在推进速度、土质等多泵1、5吸排油来模拟土舱进土、出土工况，用泵1种干扰工况下的抗干扰特性和阶跃响应特性。试验结排油腔压力模拟土压，调节泵1排量模拟盾构推进速果表明：该系统可实现盾构EPBR控制的模拟实验，