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TBM常截面盘形滚刀破岩过程受力研究
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作者 李忠艳 刘杨 +2 位作者 张雯超 吴志强 李瑞红 《人民长江》 北大核心 2025年第1期173-179,204,共8页
针对目前工程上常用的常截面盘形滚刀受力分析问题,应用有限元方法建立了滚刀破岩的三维旋转切割模型,模拟滚刀破岩过程。通过计算得出常截面盘形滚刀破岩时的切削力,并与实验数据和文献数据进行比较,结果表明模拟的滚刀切削力与实际情... 针对目前工程上常用的常截面盘形滚刀受力分析问题,应用有限元方法建立了滚刀破岩的三维旋转切割模型,模拟滚刀破岩过程。通过计算得出常截面盘形滚刀破岩时的切削力,并与实验数据和文献数据进行比较,结果表明模拟的滚刀切削力与实际情况较为吻合,验证了仿真模拟的可靠性。同时,滚刀破岩掘进试验结果表明,所测滚刀垂直力随时间变化曲线与仿真结果一致,呈波动特征,且滚刀切削力试验值与仿真数据误差较小。进一步将模拟数据与科罗拉多矿业大学(CSM)模型对比,发现整体结果较CSM模型值偏大,但与实验值更接近。通过对仿真模型岩石强度、掘进加载速率、刀刃宽度3个因素进行参数敏感性分析,得出在相同贯入度下,垂直力随上述因素的增大而提高,但掘进加载速率对垂直力的影响较小。相关成果可为TBM隧道的掘进设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 滚刀破岩 切削力 有限元 掘进试验 CSM模型
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超小曲线隧洞TBM最小转弯半径及影响因素研究
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作者 朱强 朱少杰 +1 位作者 秦东晨 贾连辉 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第8期162-168,共7页
为提高硬岩掘进机(TBM)开挖超小曲线隧洞的能力,应准确预估TBM最小转弯半径。为此,以推进系统液压缸行程、球铰最大转角、主驱动与液压缸及护盾盾尾与洞壁不发生干涉为约束条件,建立最小转弯半径的计算方法并在Matlab中完成编程求解。... 为提高硬岩掘进机(TBM)开挖超小曲线隧洞的能力,应准确预估TBM最小转弯半径。为此,以推进系统液压缸行程、球铰最大转角、主驱动与液压缸及护盾盾尾与洞壁不发生干涉为约束条件,建立最小转弯半径的计算方法并在Matlab中完成编程求解。在UG中建立转弯半径为30 m的仿真模型进行理论验证。基于正交试验法对最小转弯半径的影响因素进行分析。研究结果表明:理论计算结果与仿真结果相比误差较小,液压缸伸长量计算误差<0.038 mm,球铰转角计算误差<0.00019°,主驱动与液压缸最小间隙计算误差<0.032 mm,护盾盾尾与洞壁最小间隙计算误差<0.0015 mm,证明所提计算方法的有效性;各因素的影响程度依次为:刀盘与护盾总长度>球铰最大转角>护盾伸缩量>液压缸行程。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 TBM 正交试验法 最小转弯半径
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镶齿滚刀磨损寿命与破岩效率的多目标优化 被引量:1
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作者 黄鸿颖 罗毅 +1 位作者 管会生 江宁 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1102-1112,共11页
在微风化花岗岩地层中盘形滚刀磨损严重,利用镶齿滚刀代替盘形滚刀进行破岩,需要保证镶齿滚刀拥有较长的磨损寿命及较高的破岩效率。为了解决这些问题,本文首先,建立镶齿滚刀破岩的受力模型和每环磨损量计算公式;然后,基于改进ACO算法... 在微风化花岗岩地层中盘形滚刀磨损严重,利用镶齿滚刀代替盘形滚刀进行破岩,需要保证镶齿滚刀拥有较长的磨损寿命及较高的破岩效率。为了解决这些问题,本文首先,建立镶齿滚刀破岩的受力模型和每环磨损量计算公式;然后,基于改进ACO算法的多级罚函数构建镶齿滚刀多目标优化模型;最后,以镶齿滚刀最小每环径向磨损量、最小破岩比能、最长破岩距离及掘进机最大掘进速度为优化目标,进行镶齿滚刀整体模型的多目标优化,得出较优的镶齿滚刀齿数、齿高和贯入度。研究结果表明:镶齿滚刀每环磨损量中塑性磨损和脆性磨损的占比较大;以某个指标作为镶齿滚刀的单目标优化函数不能达到整体最优,需要用各单目标的最优值构建基于改进ACO算法的多级罚函数模型,得到整体最优值。微风化花岗岩地层中正面滚刀更适合采用镶齿滚刀,得到其优化参数组合,即齿数为36个、齿高为8mm和贯入度为4mm。 展开更多
关键词 镶齿滚刀 磨损寿命 破岩效率 多目标优化
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国产再制造TBM在软岩隧道中的防卡机改造研究 被引量:2
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作者 张晓平 刘勇斌 +3 位作者 张春瑜 李馨芳 王红武 刘泉声 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第2期402-414,共13页
为提升再制造敞开式TBM在软岩隧道中的防卡机脱困能力,以大凉山1号隧道平导为例,通过工程实践对比分析再制造TBM防卡机改造的必要性,提出针对主驱动、支护系统和刀盘扩挖系统的防卡机改造方案。工程实践表明:1)通过更换主驱动减速机,再... 为提升再制造敞开式TBM在软岩隧道中的防卡机脱困能力,以大凉山1号隧道平导为例,通过工程实践对比分析再制造TBM防卡机改造的必要性,提出针对主驱动、支护系统和刀盘扩挖系统的防卡机改造方案。工程实践表明:1)通过更换主驱动减速机,再制造TBM的额定转矩和脱困转矩可提高38%;2)护盾和管棚钻机的改造可实现利用护盾导向孔快速施作超前管棚,一体化齿圈可确保管棚钻机和应急喷射混凝土设备的快速移动和准确定位,形成以护盾、锚杆、钢筋排、应急喷射混凝土和钢拱架相结合的连续封闭支护体系;3)提出边滚刀外移和预留扩挖刀箱的扩挖方案,结合主驱动抬升技术可满足再制造TBM在软弱围岩洞段长距离连续扩挖掘进的需求。通过软弱围岩洞段防卡机处置案例及其整体应用效果,验证了上述防卡机改造方案的可行性及有效性。 展开更多
关键词 敞开式TBM 再制造 防卡机 结构改造 软岩 公路隧道
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盾构隧道壁后注浆智能检测的“云-边-端”架构及应用
5
作者 李康 谢雄耀 +2 位作者 周彪 曾里 黄昌富 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期67-76,共10页
随着城市轨道交通的不断发展,盾构隧道的建设需求和数量不断增加。盾构隧道壁后注浆是控制地层扰动和管片错台等工程问题的关键技术,对保障盾构施工和地表建筑安全都十分重要。为实现壁后注浆检测的自动化和智能化,针对传统探地雷达(gro... 随着城市轨道交通的不断发展,盾构隧道的建设需求和数量不断增加。盾构隧道壁后注浆是控制地层扰动和管片错台等工程问题的关键技术,对保障盾构施工和地表建筑安全都十分重要。为实现壁后注浆检测的自动化和智能化,针对传统探地雷达(ground penetrating radar,GPR)人工检测效率低的缺点,提出可实现壁后注浆质量GPR自动化快速检测的车架随行式机构,并详细说明了机构的硬件组成、工作模式和主要参数。针对不同工况开展的系列模型试验获得了超60万条高质量带标签的A扫描数据,基于A扫描和B扫描两种试验数据类型和训练策略得到具有优异性能的壁后注浆厚度智能识别模型。提出基于“云-边-端”架构的壁后注浆智能化检测方法,并开发了基于部分“云-边-端”架构的GPR-AI Master平台,实现对人工智能模型的云上部署和快速应用。提出基于车架随行式检测机构和智能分析结果的动态反馈机制,实现对隧道掘进的全过程守护。根据16个不同盾构隧道工程的应用结果,验证了智能检测方法的效果。 展开更多
关键词 隧道工程 盾构隧道 壁后注浆 探地雷达 智能检测 云-边-端
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基于多目标优化的铁路隧道施工机群协同配置模型
6
作者 王景春 肖伯宇 +1 位作者 张振波 王屹 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第8期116-122,132,共8页
为提高隧道机群作业效率,加快施工进度,实现项目综合效益最大化,针对隧道施工机群协同作业问题展开研究。首先,利用排队论方法分别剖析出渣机群系统、初期支护机群系统、二次衬砌机群系统机械协同作业的利用率,在此构建基于机械利用率-... 为提高隧道机群作业效率,加快施工进度,实现项目综合效益最大化,针对隧道施工机群协同作业问题展开研究。首先,利用排队论方法分别剖析出渣机群系统、初期支护机群系统、二次衬砌机群系统机械协同作业的利用率,在此构建基于机械利用率-工期-成本的多目标优化机群配置模型。其次,提出使用改进后的粒子群算法对新型配置模型进行求解计算,优化得到Pareto解集,然后采用基于信息熵确立权重的TOPSIS法从Pareto解集中选出最佳方案。最后,以某隧道为工程依托进行验证。研究结果表明:改进后的粒子群算法可以有效增强全局搜索的寻优能力;模型计算得出的最佳机械配置方案比现有方案的机械利用率提高0.153,施工工期提前41.5 d,机械设备成本减少18.49万元。通过现场实测最佳方案与现有方案的各工序耗时数据对比,得知出渣工序优化后平均每循环缩减52 min,初期支护工序优化后平均每循环缩减44 min,二次衬砌工序优化后平均每循环缩减35 min。优化方案提高了隧道施工机群作业效率,证明该配置模型及决策方法的可靠性和实用性。 展开更多
关键词 铁路隧道 施工 机群配置 排队论 多目标粒子群算法
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基于不良地质条件阈值评判的TBM选型方法
7
作者 黄云辉 喻亚奇 +3 位作者 刘泉声 邵小康 徐正陶 范先锋 《人民长江》 北大核心 2025年第8期170-176,共7页
为应对复杂不良地质条件下深埋超长超大输水隧洞TBM选型与配置难题,提出了基于不良地质条件阈值评判的TBM选型方法。该方法对超硬岩、岩爆、断层破碎带、围岩大变形4类不良地质条件进行地质等级划分,根据不同不良地质条件的占比确定合... 为应对复杂不良地质条件下深埋超长超大输水隧洞TBM选型与配置难题,提出了基于不良地质条件阈值评判的TBM选型方法。该方法对超硬岩、岩爆、断层破碎带、围岩大变形4类不良地质条件进行地质等级划分,根据不同不良地质条件的占比确定合理阈值,并据此进行TBM适应性评分及选型。结合引江补汉工程输水隧洞工程实例,根据相关规范对该隧洞地质条件作出TBM适宜性初步分级,利用提出的TBM选型方法进行打分,并综合施工安全、工期保障等因素确定了该标段应采用单护盾TBM。进一步地,针对该区段TBM掘进面临的突涌水(泥)、超硬岩、大变形软岩等主要不良地质,提出了装配超前地质预报系统,采用锻造厚板结构加强和装备具有径向扩大开挖功能的刀盘,以及提升TBM推力和扭矩等针对性配置方案。研究成果可为类似地质条件下TBM选型配置提供参考。 展开更多
关键词 TBM选型 输水隧洞 不良地质条件 引江补汉工程
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日本数字化盾构的革新实践
8
《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第6期1130-1130,共1页
物料运输--从竖井到隧道的“无缝衔接”1)管片堆场的自动运输。在某工程中应用了一项通过自动起重机实施的管片堆场装卸系统,可通过智能移动终端读取管片表面预置的彩色标识编码,识别管片类型后自动执行管片堆放作业,并依据施工进度将... 物料运输--从竖井到隧道的“无缝衔接”1)管片堆场的自动运输。在某工程中应用了一项通过自动起重机实施的管片堆场装卸系统,可通过智能移动终端读取管片表面预置的彩色标识编码,识别管片类型后自动执行管片堆放作业,并依据施工进度将指定管片通过抓取装置精准装载至运输车辆进行水平运输。 展开更多
关键词 数字化盾构 管片堆场 自动运输 智能移动终端 无缝衔接
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中风化砂岩地层盾构扁齿滚刀磨损分析与寿命预测
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作者 苏明 荣雪宁 +3 位作者 韩爱民 刘鹏 王位 李彤 《南京工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期203-209,共7页
盾构滚刀磨损方面的研究主要集中于盘形滚刀,对扁齿滚刀的磨损特性认识较少。为明确中风化砂岩地层掘进时扁齿滚刀的磨损规律,通过现场测量南京地铁6号线金陵石化—十月广场(简称金十区间)扁齿滚刀磨损数据,分析中风化砂岩地层扁齿滚刀... 盾构滚刀磨损方面的研究主要集中于盘形滚刀,对扁齿滚刀的磨损特性认识较少。为明确中风化砂岩地层掘进时扁齿滚刀的磨损规律,通过现场测量南京地铁6号线金陵石化—十月广场(简称金十区间)扁齿滚刀磨损数据,分析中风化砂岩地层扁齿滚刀的磨损规律和主要控制参数,并对后续换刀点的磨损情况进行预测和检验。结果表明:扁齿滚刀的磨损量具有非连续特性,该参数无法识别出中等磨损状态;扁齿滚刀磨损量和旋转半径、切割距离之间并非单调关系,扁齿滚刀的磨损系数波动很大,不宜用于磨损量预测;采用破岩体积参数能较好地预测扁齿滚刀的磨损情况,在中风化砂岩地层掘进时,扁齿滚刀的有效破岩寿命约为700~1000 m ^(3),显著高于该地层中盘形滚刀的使用寿命。 展开更多
关键词 扁齿滚刀 盾构施工 磨损量 破岩体积 寿命预测
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浅埋隧道土压平衡盾构主机设计与掘进姿态论证分析
10
作者 阳斌 王远志 +3 位作者 徐德帆 付玉龙 龚廷民 张朝军 《中国工程机械学报》 北大核心 2025年第2期292-297,共6页
盾构法施工中,盾构主机掘进姿态是影响掘进质量的重要参数,其直接影响着掘进轨迹及隧道成型质量。盾构机主机在主机自重、上覆土压力、掌子面压力作用下经常会发生下沉和栽头的现象,对于掘进质量和掘进效率影响巨大。本文以某款浅埋隧... 盾构法施工中,盾构主机掘进姿态是影响掘进质量的重要参数,其直接影响着掘进轨迹及隧道成型质量。盾构机主机在主机自重、上覆土压力、掌子面压力作用下经常会发生下沉和栽头的现象,对于掘进质量和掘进效率影响巨大。本文以某款浅埋隧道土压平衡盾构机为例,首先通过对盾构主机施工时上浮和下沉机理的研究,从理论层面确定了主机设计时,其重量与地层土压力及地基承载力之间的关系;然后进一步分析了主机质量分布不均匀对其重心的影响规律;最后通过综合研究土压模式下主机受力与推进油缸推进力之间的关系,确定了盾构主机掘进姿态可控的必要条件。本文研究结果对于提高中国盾构机的设计制造以及盾构法施工水平具有重要现实意义。 展开更多
关键词 土压平衡盾构机 主机设计 倾覆力矩 推进油缸 姿态控制
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基于数字孪生技术的盾构刀盘应力实时分析
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作者 廖金军 于钟博 +1 位作者 蒋海华 赵贵生 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第4期844-851,共8页
盾构刀盘在隧道施工过程中的受力情况难以实时监测,导致滞后性分析和决策,无法及时提供工作状态的反馈。鉴于此,基于数字孪生技术,提出一种刀盘实时应力分析方法。首先,建立盾构刀盘实时应力分析的数字孪生架构,结合盾构的实际工作场景... 盾构刀盘在隧道施工过程中的受力情况难以实时监测,导致滞后性分析和决策,无法及时提供工作状态的反馈。鉴于此,基于数字孪生技术,提出一种刀盘实时应力分析方法。首先,建立盾构刀盘实时应力分析的数字孪生架构,结合盾构的实际工作场景,对盾构刀盘进行有限元分析,获取刀盘在不同工况下的受力分布情况。其次,为提高计算效率和实时性,采用开源软件对全部节点数据进行提取和处理;基于提取的节点应力数据,进一步建立刀盘的应力数据模型,并通过与实测数据对比,验证模型的准确性与可靠性。然后,在数据模型的基础上,进一步应用POD方法开展刀盘有限元模型的降阶技术研究。降阶技术能够在保证一定精度的前提下极大地减少计算量,实现对刀盘受力状态的快速获取与实时分析,能够在不同施工工况下高效提取刀盘受力数据并进行动态监测。最后,将模型降阶技术集成到盾构数字孪生系统中,实现盾构刀盘的实时应力分析与可视化呈现,使数字孪生系统能够根据实际工作状态对刀盘的受力情况进行实时监控,并提供及时反馈。研究结果表明,所提出的方法在实际应用中具有较高的虚实一致性和可靠性,可为盾构的数字化监控提供有效支持。 展开更多
关键词 盾构刀盘 数字孪生 实时分析 模型降阶 POD法
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基于深度学习的滚刀磨损预测模型对比
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作者 丁小彬 袁霖轩 +1 位作者 杨辉泰 任续锋 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期757-766,共10页
盾构开挖过程中的滚刀磨损影响因素极其复杂,常规的预测公式中系数给定的参考值实用性较差,预测精度较低,考虑采用机器学习方法预测滚刀磨损量。依托广州地铁某线路区间硬岩地层情况,基于滚刀磨损量的实测数据,采用文献调研分析滚刀磨... 盾构开挖过程中的滚刀磨损影响因素极其复杂,常规的预测公式中系数给定的参考值实用性较差,预测精度较低,考虑采用机器学习方法预测滚刀磨损量。依托广州地铁某线路区间硬岩地层情况,基于滚刀磨损量的实测数据,采用文献调研分析滚刀磨损的影响因素,优选15种特征作为输入参数,预测参数为滚刀磨损量,经过数据处理共得到4514条数据序列作为输入,采用深度学习的方法,包括卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)和转换器(Transformer)模型,与传统的多层感知机(MLP)模型进行了对比。结果表明,深度学习模型能够很好地预测滚刀的磨损趋势,其中,CNN模型在测试集每环磨损量上的相关系数为0.9872,均方根误差为0.0138,表现优于其他的模型。CNN模型在累计开仓区间上的相关系数为0.9963,均方根误差为0.2108,平均误差百分比只有1个开仓段超出+20%区间,效果优于传统的基于神经网络滚刀磨损量预测的方法。所提出的基于CNN滚刀磨损预测模型显著提高了预测精度,能够准确预测滚刀磨损量,为开仓换刀提供了参考。 展开更多
关键词 深度学习 盾构开挖 滚刀磨损预测 开仓换刀
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AI实现高效分拣,隧道工程渣土自动化处理系统的研发与应用
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《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第4期803-803,共1页
高效分拣隧道施工的过程中会不断产生渣土,若这些渣土没能在施工场地进行重复利用,一般会运往垃圾填埋场。而想要利用这些渣土,就必须快速地对渣土进行分拣,判断哪些渣土是可用的,哪些渣土无法再利用;初步判定可用的渣土里还需要进一步... 高效分拣隧道施工的过程中会不断产生渣土,若这些渣土没能在施工场地进行重复利用,一般会运往垃圾填埋场。而想要利用这些渣土,就必须快速地对渣土进行分拣,判断哪些渣土是可用的,哪些渣土无法再利用;初步判定可用的渣土里还需要进一步细致地分拣,以确定其未来的具体用途,可能用作混凝土的骨料,也有可能作为隧道外部结构的回填土。渣土分拣的第一步是识别。在高速运转的传送带上对渣土进行准确识别是一项富有挑战性的工作。为此,海瑞克、STUVA和科隆工业大学组成的联合研发团队正在借助人工智能来解决这一难题。 展开更多
关键词 高效分拣 自动化处理 隧道工程 渣土分拣
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基于复合磨蚀试验平台的TBM滚刀磨损影响因素研究 被引量:1
14
作者 刘征 尤晓波 +2 位作者 魏民 张康健 张志强 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第5期124-132,169,共10页
隧道掘进机是一种广泛用于隧道掘进开挖的工程机械。盘型滚刀作为掘进过程中直接接触并切割岩石的关键部件,其磨耗程度将显著影响隧道掘进机的工作效率和安全性。为探究正常磨损机制下的滚刀磨损特性及关键施工参数对滚刀磨损量的影响规... 隧道掘进机是一种广泛用于隧道掘进开挖的工程机械。盘型滚刀作为掘进过程中直接接触并切割岩石的关键部件,其磨耗程度将显著影响隧道掘进机的工作效率和安全性。为探究正常磨损机制下的滚刀磨损特性及关键施工参数对滚刀磨损量的影响规律,根据盘型滚刀实际几何尺寸制作了比例1∶10的小滚刀模型,采用SP3-I滚刀复合磨蚀实验台开展不同试验参数(贯入速度、滚压速度、刀刃宽度、岩样)的小尺寸滚刀磨损实验,分析各试验参数对滚刀磨损量的影响规律。在此基础上,应用ATA-IGG I岩石磨蚀伺服实验仪,进行不同岩样的Cerchar磨蚀指数(Cerchar Abrasivity Index)试验。结果表明:(1)滚刀磨损量随贯入速度增加而线性增加,过高的贯入速度易使滚刀发生卷边,导致磨损量剧增;(2)增大滚压速度可有效减少滚刀磨损量,但在实际工程应用中,应将滚压速度控制在合理区间,以减少对围岩的扰动并保证掘进效率;(3)采用宽刃滚刀和窄刃滚刀交替布置可充分发挥不同刃宽滚刀的侧向和径向裂缝拓展能力,提高掘进效率;(4)基于岩石值和滚刀千米磨损量提出一种滚刀磨损预测方法,可实现滚刀磨损状态的评估。研究成果可对TBM掘进过程中盘型滚刀优化设计和磨损状态的实时评估提供一定指导。 展开更多
关键词 TBM滚刀 复合磨蚀试验 Cerchar磨蚀指数 滚刀磨损预测 相似比模型
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基于围岩压力-承载区特征曲线的挤压大变形隧道支护原则研究
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作者 马凯蒙 刘勇 +4 位作者 樊浩博 刘志春 朱正国 张俊儒 冯冀蒙 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期129-139,共11页
挤压大变形隧道常常出现初期支护侵限、喷射混凝土局部开裂、钢架扭曲甚至局部塌方等灾变。以高速铁路大埋深Ⅳ级围岩双线隧道为研究对象,通过数值模拟法建立围岩压力-承载区特征曲线;依托中老铁路会排山隧道进行现场测试,验证围岩压力... 挤压大变形隧道常常出现初期支护侵限、喷射混凝土局部开裂、钢架扭曲甚至局部塌方等灾变。以高速铁路大埋深Ⅳ级围岩双线隧道为研究对象,通过数值模拟法建立围岩压力-承载区特征曲线;依托中老铁路会排山隧道进行现场测试,验证围岩压力、变形与松弛范围的关系;基于松弛区对埋深的敏感性,给出不同埋深下Ⅳ级围岩隧道支护原则。结果表明:随着变形的增加,围岩压力逐渐减小,而松弛区逐渐增大,岩体离散阈值出现在松弛区范围内;围岩压力-承载区特征曲线的结果基本可以反映现场的实际情况;Ⅳ级围岩隧道在埋深达到千米级时,围岩开挖后可先进行混凝土初喷及锚杆支护,锚杆长度建议为6~8 m,如遇变形速度快或变形量大时可采用预应力锚杆,适当增加支护刚度,可采用刚柔结合的支护形式。 展开更多
关键词 隧道工程 围岩压力-承载区特征曲线 现场验证 挤压大变形 支护原则
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基于CNN-LSTM-Adaboost模型的TBM掘进参数和隧洞围岩等级预测
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作者 戴明健 焦玉勇 +3 位作者 裴成元 贾运甫 梁峰 张鹏 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第2期160-170,共11页
硬岩隧道掘进机(TBM)在现今隧洞建设中的应用日益广泛,但是TBM深埋于地下,对地下围岩状况和掘进参数的感知能力不高,精准预测掘进参数和围岩等级对于保证TBM掘进安全具有重要意义。基于新疆某引水工程的TBM现场掘进参数和隧洞围岩地质数... 硬岩隧道掘进机(TBM)在现今隧洞建设中的应用日益广泛,但是TBM深埋于地下,对地下围岩状况和掘进参数的感知能力不高,精准预测掘进参数和围岩等级对于保证TBM掘进安全具有重要意义。基于新疆某引水工程的TBM现场掘进参数和隧洞围岩地质数据,选择TBM掘进稳定段的推力、扭矩、转速、净掘进速度、施工速度、开挖比能作为模型输入参数,建立了卷积神经网络优化的长短时时序-自适应提升(CNN-LSTM-Adaboost)模型,预测各等级围岩条件下的掘进参数,并依据掘进参数数据集训练模型预测了隧洞围岩等级。结果表明:CNN-LSTM-Adaboost模型具有较高的预测精度,大部分数据的预测相对误差率(Er)在10%以内,均方根误差(RMSE)在5以内,平均绝对百分比误差(MAPE)在10%以内,拟合优度(R^(2))在0.9以上;同时,CNN-LSTM-Adaboost模型对基于掘进参数对隧洞围岩等级的识别准确率较高,综合准确率(ACC)达90%,可以应用于指导工程实践。 展开更多
关键词 硬岩隧道掘进机(TBM) 掘进参数 掘进安全 CNN-LSTM-Adaboost模型 围岩等级
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盾构机切桩对主轴承载荷及寿命的影响
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作者 高猛 何恩光 +1 位作者 周鹏 田淞文 《轴承》 北大核心 2025年第5期1-7,共7页
主轴承是盾构机的核心部件,其性能、可靠性和使用寿命直接影响施工效率和安全,盾构机切削桩基产生的载荷对主轴承的载荷及寿命有较大影响。以国内某Ф6.27 m土压平衡盾构机所配套的外径3.3 m的主轴承为研究对象,分析切削桩基工况对主轴... 主轴承是盾构机的核心部件,其性能、可靠性和使用寿命直接影响施工效率和安全,盾构机切削桩基产生的载荷对主轴承的载荷及寿命有较大影响。以国内某Ф6.27 m土压平衡盾构机所配套的外径3.3 m的主轴承为研究对象,分析切削桩基工况对主轴承载荷的影响,并通过Abaqus软件仿真得到切桩工况下主轴承主推滚子、径向滚子的最大接触应力分别为2083,1675 MPa,进而计算出切削桩基工况下的主轴承疲劳寿命为5137.6 h,寿命折损率为49%。 展开更多
关键词 滚动轴承 三排圆柱滚子轴承 盾构机 切削 桩基 载荷 疲劳寿命
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长距离软岩地层下盾构刀具组合的地质适配性规律研究
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作者 吴遁 许国标 +2 位作者 李永朝 夏毅敏 杨妹 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1353-1370,共18页
为提高盾构刀具组合在复杂多变地层下的适配性,采用数值模拟与工程数据分析相结合的方法,对某引水工程泥岩、砂岩交替地层刀具组合配置适配性进行分析。研究了软岩强度、刀具组合方式、贯入度和转速对刀具组合切削性能的耦合影响规律,基... 为提高盾构刀具组合在复杂多变地层下的适配性,采用数值模拟与工程数据分析相结合的方法,对某引水工程泥岩、砂岩交替地层刀具组合配置适配性进行分析。研究了软岩强度、刀具组合方式、贯入度和转速对刀具组合切削性能的耦合影响规律,基于FAHP-TOPSIS评价方法,定量对比分析了不同软岩强度地层下刀具组合方式的适应性,优选出该地层下切削性能最优的刀具组合切削模式。研究结果表明:在5~20 MPa的泥岩地层下,优选撕裂刀-切刀组合高转速低贯入度模式;在30 MPa砂岩地层下,优选滚刀-撕裂刀高转速低贯入度模式。分析实际施工过程中不同刀具组合模式下的盾构掘进参数和刀具使用情况并进行验证,以便为复杂地质工况下盾构刀具组合地质适应性选配提供指导依据,并提高盾构掘进效率。 展开更多
关键词 盾构刀具 软岩地层 刀具组合配置 切削性能 适配性
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基于改进CSM模型的硬岩掘进机刀盘危险点应力分析方法 被引量:1
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作者 刘建琴 吴迪 +2 位作者 徐攀 乔金丽 郭伟 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期283-290,共8页
TBM刀盘受载后的危险点应力获取缺少直接的测量方法,工况复杂的情况下也难以测量,这就制约了刀盘载荷分析在刀盘寿命分析及其再制造方向上的应用问题,为此本文提出了一种基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力分析方法.在CSM模型基本压力... TBM刀盘受载后的危险点应力获取缺少直接的测量方法,工况复杂的情况下也难以测量,这就制约了刀盘载荷分析在刀盘寿命分析及其再制造方向上的应用问题,为此本文提出了一种基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力分析方法.在CSM模型基本压力假设的基础上,提出了滚刀刀刃侧面基本压力的概念,推导计算了滚刀刀刃侧面受到的压力和摩擦力,并将二者逐个引入CSM模型中的三向力的计算,建立了改进的CSM模型;通过与公开的滚刀载荷实验数据对比,计算得到的三向力误差均在5%以内,弥补了CSM模型不能预测侧向力的不足.基于改进的CSM模型,通过分析滚刀载荷三向力的差值关系,建立了滚刀载荷差值与滚刀刀间距离的指数关系,得到了计算刀盘滚刀载荷的理论模型,使用ABAQUS的实体耦合功能,加载上各滚刀的载荷,分析整个刀盘的载荷分布,进一步获得刀盘危险点的位置.由此建立了一套刀盘滚刀群载荷获取及危险点应力分布计算的方法.通过与辽宁大伙房水库引水隧道工程中公开的实验数据及危险点统计数据对比,验证了基于改进CSM模型的TBM刀盘危险点应力计算方式的有效性.该研究对经典的CSM模型进行了改进,所提出的刀盘危险点的应力分析方法可为刀盘再制造寿命预测提供可靠的载荷分析依据,并指导刀盘服役阶段的操控参数设置. 展开更多
关键词 TBM刀盘 改进CSM模型 危险点应力 侧向力
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大直径地铁盾构隧道全预制中隔墙顶部节点同步拼装
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作者 杜亚南 朱元昌 +3 位作者 葛照国 唐泽人 曲春雨 柳献 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第9期51-55,共5页
[目的]为充分发挥预制结构的优势,实现全预制中隔墙顶部节点与中隔墙主体的同步施工,对全预制中隔墙顶部节点的同步拼装进行了研究。[方法]依托上海市市域机场联络线工程的全预制中隔墙构件,详细阐述了预制中隔墙顶部节点的构造。根据... [目的]为充分发挥预制结构的优势,实现全预制中隔墙顶部节点与中隔墙主体的同步施工,对全预制中隔墙顶部节点的同步拼装进行了研究。[方法]依托上海市市域机场联络线工程的全预制中隔墙构件,详细阐述了预制中隔墙顶部节点的构造。根据其构造特点,利用中隔墙主体拼装台车上部间隙,对中隔墙顶部节点同步拼装设备的构造进行了详细分析,并对同步拼装设备各部分展开了详细介绍。随后,根据所研发设备特点制定了配套施工流程,并将研发设备按制定施工流程进行了实践。[结果及结论]所研发的同步拼装设备既能保证顶部连接件与中隔墙主体同步施工,还能控制连接件沿隧道纵向和竖直方向的运动。所制定的施工流程主要包括6个主要步骤,工序简便。现场监测结果表明,同步施工的顶部节点质量能满足拼装要求,所研发设备和制定的施工流程能有效实现中隔墙顶部节点与中隔墙主体的同步拼装。 展开更多
关键词 地铁 大直径盾构隧道 预制中隔墙 顶部节点 同步拼装设备
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