复合地层中盾构机外载荷模型研究.pdf

《复合地层中盾构机外载荷模型研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5期机械设计与制造2011年5月MachineryDesign&Manufacture文章编号：1001—3997(2011)05—0001—03-■—设复合地层中盾构机外载荷模型研究刘建虎吴志军冯平法文伟力(清华大学精密仪器与机械学系，北京100084)t—iResearchonexternalloadmodelofshieldmachineincomplexstrataLIUJian—hu，WUZhi-jun，FENGPing-fa，WENWei-li(DepartmentofPrecisionInstrumentsandMechinery，

2、TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)【摘要】盾构机外载荷是盾构机设计、施工、仿真的重要依据，外载荷主要包括阻力和阻力矩。针对富水、非软粘性、两组分复合地层，根据水土压力对盾构机外载荷的影响特性建立了盾构机水土压力模型，在此基础上利用微元思想推导了盾构机外载荷模型，建立的外载荷模型是多参数系统，可为盾构机工程应用和仿真计算提供理论依据。以某型号盾构机为研究对象，分析实际外载荷，结果表明：总阻力、总阻力矩受刀盘位置角影响较小，随地层角的变化而有较大变化。关键词：盾构机；复合地层；水土压力模型；微元法；外载荷【A

3、bstract】Theexternalloadofshieldmachineisanimportantbasisforthedesigning，constructingandsimulatingoftheshieldmachine，whichmainlyincludesresistanceandresistancemoment．Forwater-rich，nonsQclayandtwo-componentcomplexstrata，awaterandearthpressuremodeloftheshield，眦一chineWasbuiltaccor

4、dingtotheinfluencingcharacteristicsofwarerandearthpressureappliedtotheexter-nalloadofthemachine，onwhichanexternalloadmodelWasdeducedbymeansofmicroelements．Theestablishedmodelisamultivariablesystemthatcanprovidetheoreticalbasisforengineeringapplicationandsimulationoftheshieldma

5、chine．Acertainshieldmachinewastakenastheresearchobject；where—after，actualexternalloadWasanalyzed．Theresuhsshowthatthecutterheadanglehaslittleinfluenceonto—talresistanceandtotalresistancemomentbutmaychange咖cantlywiththestrataangle．Keywords：Shieldmachine；Complexstrata；Waterandea

6、rthpressuremodel；Microelements；Externalload中图分类号：TH16，U455．43文献标识码：A1引言构机结构和外载荷作用特点，仅考虑水平和法线方向的水土压力。假设地层中均为非软粘性土，则计算水土压力时采用水土分随着盾构机的广泛应用，施工工况也愈来愈复杂，其中，复合离方式。基于两组分复合地层所构建的盾构机水土压力模型，如地层是国内外施工中较为常见的工况旧，复合地层较单一地层对盾图1所示。粗实线圆代表盾构机刀盘截面，地层由地层1和地层构机要求更高、对施工质量影响更大。盾构机外载荷主要包括阻力2构成，地层角0为地

7、层分界线L。￡对应的圆心角，当0取0。或和阻力矩，是盾构机设计、施工及仿真的基础，国内外学者对其进行360~时，分别对应盾构机拱顶水平面下均为地层2和地层1的情了大量研究，目前主要采用定量化理论研究和试验研究，定量化况，可认为是复合地层的特殊情况。水平压力包括水平水压力o理论研究中常采用微元思想进行积分求解，但是对复合地层中的和水平土压力；法向压力包括法向水压力口和法向土压力情况考虑较少或未将所有外载荷的分量按复合地层考虑，而且常忽略水压力，导致外载荷模型不够全面、准确。在盾构机刀盘载荷域研，对于盾构机底部1／4圆周的情况还包括地基反力。究口的基础

8、上，针对富水、非软粘眭、两组分复合地层，基于盾构机所受水土压力建立了盾构机水土压力模型，采用微元思想，并考虑盾构机结构参数