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富水砂层土压平衡式盾构螺旋输送机喷涌风险评价方法研究
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作者 曹铁军 曹阳 +4 位作者 孟世强 蒋沛峰 朱儒 朱君 曹占林 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第6期131-136,共6页
[目的]盾构在富水砂层中施工时,因地下水丰富、土体渗透性大,螺旋输送机极易发生喷涌,若控制措施不当,可能引发施工安全事故。因此,需对土压平衡式盾构在富水砂层中施工时螺旋输送机喷涌风险评价方法进行研究。[方法]建立了土仓-螺旋输... [目的]盾构在富水砂层中施工时,因地下水丰富、土体渗透性大,螺旋输送机极易发生喷涌,若控制措施不当,可能引发施工安全事故。因此,需对土压平衡式盾构在富水砂层中施工时螺旋输送机喷涌风险评价方法进行研究。[方法]建立了土仓-螺旋输送机压力梯度模型,将土压平衡式盾构的水流通道简化为二维平面问题;依据达西定律,认为土仓内的流体通过孔隙介质进行二维达西流动,而螺旋输送机内的流体则进行一维达西流动;结合边界条件,采用有限差分-解析解联合方法计算了土仓中一定水压条件下螺旋输送机出口处的水头-流量曲线,提出了螺旋输送机喷涌风险划分方法。根据螺旋输送机出口水流高度和涌水量,定义了4个临界状态和5个风险区域,分别为一级风险区、二级风险区、三级风险区、四级风险区和安全区,建立了螺旋输送机喷涌风险划分标准和喷涌风险分区分级方法。以南京地铁9号线穿越长江漫滩地区绿博园站—滨江公园站盾构区间为例,对该区间进行了螺旋输送机喷涌风险等级划分,形成了喷涌风险单元链。[结果及结论]该盾构区间存在6条螺旋输送机喷涌风险等级的施工单元链,包含3个风险等级,其中一级风险等级区段长约408 m,二级风险等级区段长约463 m,无喷涌风险等级区段长约241 m,占比分别为36.69%、41.64%和21.67%。在该区间施工时,螺旋输送机喷涌风险高,施工距离长,需要针对不同风险等级采用不同防喷涌措施,从而保证盾构施工安全高效。 展开更多
关键词 地铁 富水砂层 平衡盾构 螺旋输送 喷涌风险评价方法
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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
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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 平衡盾构 设计 倾覆力矩 推进油缸 姿态控制
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复合式土压平衡盾构机刀盘开口模式设计 被引量:11
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作者 霍军周 周林伟 +3 位作者 朱冬 张伟 王伟政 孙伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期433-439,共7页
复合式土压平衡盾构机在掘进过程中,刀盘开口模式直接影响碴土流动性,碴土流动性能够保证施工开挖面压力平衡,因此合理的刀盘开口模式是保证盾构系统内部压力稳定和掘进安全的关键。本文针对加入改性材料后具有一定流动特性的碴土,运用... 复合式土压平衡盾构机在掘进过程中,刀盘开口模式直接影响碴土流动性,碴土流动性能够保证施工开挖面压力平衡,因此合理的刀盘开口模式是保证盾构系统内部压力稳定和掘进安全的关键。本文针对加入改性材料后具有一定流动特性的碴土,运用计算流体力学的方法,研究了不同刀盘开口方式对碴土流动性的影响。分别对比了相同和不同开口率下,对于同一性质的流体,盾构系统的压力传递情况,得到了系统轴向的压力分布规律。针对不同开口率得到了开口率大小与压力传递的关系,针对相同开口率得到了不同开口位置与压力传递的关系,为刀盘开口模式的结构设计提供依据。 展开更多
关键词 复合平衡盾构 拓扑结构 开口率 力传递 计算流体力学 盾构
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地铁砂卵石地层采用加泥式土压平衡盾构机的设备配置及顶推力检算 被引量:8
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作者 晏启祥 耿萍 何川 《隧道建设》 2007年第6期19-21,共3页
盾构设备配置是否合理是关系到工程建设成败、工程进度、工程投资的重要因素。在成都砂卵石地层中建设地铁,要求盾构设备能够实现砂卵石地层的长距离掘进、大漂石和卵石的破碎以及防止喷涌的发生。根据这些要求,阐述了某加泥式土压平衡... 盾构设备配置是否合理是关系到工程建设成败、工程进度、工程投资的重要因素。在成都砂卵石地层中建设地铁,要求盾构设备能够实现砂卵石地层的长距离掘进、大漂石和卵石的破碎以及防止喷涌的发生。根据这些要求,阐述了某加泥式土压平衡盾构机的基本设备参数,并对其功能进行了分析,同时对设备配置中的顶推力参数进行了示例性检算。 展开更多
关键词 地铁 加泥平衡盾构 砂卵石地层 设备配置 顶推力
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石灰岩地层下土压平衡盾构机推进速度预测与分析 被引量:1
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作者 刘浩 崔建波 +1 位作者 杨侠 王清扬 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第8期234-239,共6页
[目的]盾构机的推进速度不仅关系到隧道开挖的快慢,对于施工周期与施工成本的预测也具有重要意义,因此需对盾构机的推进速度进行预测和分析。[方法]以济南地铁3号线龙奥站—奥体中心西站区间全断面石灰岩地层为研究对象,收集盾构机掘进... [目的]盾构机的推进速度不仅关系到隧道开挖的快慢,对于施工周期与施工成本的预测也具有重要意义,因此需对盾构机的推进速度进行预测和分析。[方法]以济南地铁3号线龙奥站—奥体中心西站区间全断面石灰岩地层为研究对象,收集盾构机掘进数据,采用空推值、异常值剔除及数据去噪等多种方法对数据进行预处理。为了提高预测精度,将数据集划分为训练集和验证集,通过线性回归建立了基于刀盘扭矩、总推进力的推进速度预测模型,并分析了掘进载荷对推进速度的影响规律。[结果及结论]在石灰岩地层下,3组推进速度预测模型的线性回归预测精度均在0.70以上,说明根据刀盘扭矩和总推进力可以正确预测推进速度。土压平衡盾构机在掘进过程中,刀盘转速和推进速度波动均较小,随着刀盘转速增大,刀盘扭矩逐渐减小;刀盘扭矩对推进速度有积极的影响,刀盘扭矩越大,推进速度越大;在同一地层和掘进条件下,由于刀盘挤土作用,仅增加总推进力不利于推进速度的提高,此时需同时增加刀盘转速。 展开更多
关键词 城市轨道交通 平衡盾构 推进速度 石灰岩地层
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加泥式土压平衡盾构机在成都砂卵石地层中应用的几个关键性问题 被引量:32
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作者 何川 晏启祥 《隧道建设》 2007年第6期4-6,29,共4页
成都地铁一号线一期工程区间隧道大多通过富水砂卵石地层,且含有少量大粒径漂石。结合地层这一特点,对成都地铁采用加泥式土压平衡盾构施工的几个关键问题——大漂石处理方案、刀盘刀具的耐磨性、喷涌防治等进行了分析和探讨。
关键词 加泥平衡盾构 砂卵石地层 喷涌
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微型土压平衡盾构机液压系统故障分析 被引量:9
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作者 郭京波 刘宇豪 +1 位作者 刘文栋 韩梦泽 《液压与气动》 北大核心 2021年第8期51-57,共7页
以微型土压平衡(Earth Pressure Balance,EPB)盾构机推进液压系统作为研究对象,介绍了推进系统的工作原理,对混入空气后的油液黏度和有效体积弹性模量进行分析,建立了推进系统数学模型,并对混入不同百分比空气的系统进行仿真运算,得到... 以微型土压平衡(Earth Pressure Balance,EPB)盾构机推进液压系统作为研究对象,介绍了推进系统的工作原理,对混入空气后的油液黏度和有效体积弹性模量进行分析,建立了推进系统数学模型,并对混入不同百分比空气的系统进行仿真运算,得到了液压缸位移响应和速度响应随系统含气量变化的关系。研究表明:随着液压系统空气含量的增加,液压缸位移响应发生迟滞,速度响应变慢,液压缸在运动时产生振动。结合各液压元件工作原理,依次对实际盾构机推进系统元件进行排气,最终排除了液压系统中混入的空气,为实现盾构机平稳推进提供了理论依据。 展开更多
关键词 微型平衡盾构 推进液压系统 稳态研究
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复合式土压平衡盾构机穿越闽江强透水砂层技术研究 被引量:6
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作者 朱沪生 郑世兴 易宏 《城市轨道交通研究》 北大核心 2017年第1期31-36,共6页
地铁盾构机下穿江河段一般为风险最高段,且不同地层组合条件下的施工风险等级也不同。结合福州地铁1号线达道站—上藤站区间盾构穿越闽江的实例,系统地研究了复合式土压平衡盾构机穿越江底强透水砂层的施工工艺,包括施工方案的整体评估... 地铁盾构机下穿江河段一般为风险最高段,且不同地层组合条件下的施工风险等级也不同。结合福州地铁1号线达道站—上藤站区间盾构穿越闽江的实例,系统地研究了复合式土压平衡盾构机穿越江底强透水砂层的施工工艺,包括施工方案的整体评估、施工前的设备改造和渣土改良、施工难点及其对策、辅助工法等。该施工工艺实现了复合式土压平衡盾构机穿越江底强透水砂层的突破,既保障了施工安全,又保证了施工工期。 展开更多
关键词 地铁 越江隧道 复合平衡盾构 施工技术
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基于深度学习的盾构机土舱压力场预测方法 被引量:4
9
作者 张超 朱闽湘 +2 位作者 郎志雄 陈仁朋 程红战 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期307-315,共9页
土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布... 土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布特征或地质参数影响。针对该问题,提出了一种基于空间分布物理特征函数导引深度学习的盾构机土舱压力场预测方法。该方法构建物理特征函数用于解耦土舱压力空间分布特征,采用卷积神经网络和门控循环单元分别提取多源参数历史信息的空间特征和特征系数的时序特征,结合多源参数实时信息对特征系数进行预测,从而实现土舱压力场的预测。以长沙地铁四号线某区段为案例,利用该方法准确预测了土舱压力空间分布实测数据,准确率高达0.98,验证了所提方法的有效性。敏感性分析表明,不同地层中土舱压力空间分布特征系数的主要敏感参数基本一致,但其敏感度随地层地质条件的变化规律差异显著,可为复杂地层盾构机土舱压力精细化调控提供参考。 展开更多
关键词 力场 卷积神经网络 门控循环单元 物理特征函数 平衡盾构 盾构隧道
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土压平衡盾构机螺旋输送机液压系统功能分析 被引量:6
10
作者 刘福东 郭京波 《隧道建设》 2011年第S1期415-420,共6页
盾构机是具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械。本文就北京地铁施工中所使用的一种直径10.22 m土压平衡盾构机的螺旋机液压系统,对其功能、原理、设计进行分析。
关键词 平衡盾构 螺旋输送 液压原理
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土压平衡盾构机推进液压系统设计分析 被引量:2
11
作者 刘福东 郭京波 《隧道建设》 2011年第S1期405-410,共6页
盾构机具机、电、液、测控、土木等多学科技术于一体的工程机械。本文就北京地铁施工中所使用的一种直径10.22 m土压平衡盾构机的推进液压系统,对其功能、原理及设计进行分析研究。
关键词 平衡 盾构 推进系统 液压原理
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土压平衡式液压盾构推进系统的非线性动力学建模及分析
12
作者 邓孔书 唐晓强 +1 位作者 王立平 陈旭 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1305-1309,共5页
建立了土压平衡式盾构的液压推进系统的非线性动力学模型,分析了推进系统各个结构参数对盾构掘进作业的影响。通过动力学模型中的刚度矩阵,分析了各自由度方向的刚度特性,提出了推进系统液压缸数量的配置准则。在刚度分析的基础上,进一... 建立了土压平衡式盾构的液压推进系统的非线性动力学模型,分析了推进系统各个结构参数对盾构掘进作业的影响。通过动力学模型中的刚度矩阵,分析了各自由度方向的刚度特性,提出了推进系统液压缸数量的配置准则。在刚度分析的基础上,进一步探讨了系统的自振频率,提出了防止推进系统产生共振的方法。最后,分析了各固有频率下各阶模态向量元素的特性,确定了盾构扭矩设计原则。 展开更多
关键词 平衡盾构 推进系统 动力学模型 刚度矩阵 模态分析
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复合式土压平衡盾构机刀盘常见故障(损坏)原因分析及解决措施 被引量:20
13
作者 蒙先君 《隧道建设》 2004年第2期61-66,73,共7页
以中铁隧道集团引进的先锋一号、先锋二号盾构机为例 ,阐述了复合式土压平衡盾构机刀盘的工作原理和结构特点 ,总结了施工过程中刀盘常见的故障与损坏的方式 ,分析了产生的原因 ,提出了相应的解决方法 ,对解决类似问题有一定的指导作用。
关键词 复合平衡盾构 刀盘 故障分析 立柱焊缝开裂 泡沫孔堵塞 刀具磨损
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浅析土压平衡式盾构机过地铁车站施工技术 被引量:11
14
作者 张伟 《隧道建设》 2011年第S2期88-91,共4页
结合多年地铁土建工程盾构施工的施工经验和实际情况,通过阐述盾构机平移空推过站的资源投入、施工准备、盾构主机过站、后配套过站等,较为系统地介绍了使用油缸顶起和钢板平铺盾构机过站技术,对目前逐渐兴起的盾构施工技术具有一定的... 结合多年地铁土建工程盾构施工的施工经验和实际情况,通过阐述盾构机平移空推过站的资源投入、施工准备、盾构主机过站、后配套过站等,较为系统地介绍了使用油缸顶起和钢板平铺盾构机过站技术,对目前逐渐兴起的盾构施工技术具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 地铁车站 空推过站 平衡盾构
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土压平衡盾构液压传动控制系统浅析——管片拼装机液压传动控制系统 被引量:6
15
作者 蔡河山 《液压与气动》 北大核心 2003年第10期32-34,共3页
论述了土压平衡盾构管片拼装机液压传动控制系统的重要性和国外先进的成套技术。结合典型的系统回路 ,详细介绍了系统的工作特点、关键比例元件及系统成套路线。作者强调 :认真研究国外先进的技术产品 ,合理选择适宜的电液比例控制元件 ... 论述了土压平衡盾构管片拼装机液压传动控制系统的重要性和国外先进的成套技术。结合典型的系统回路 ,详细介绍了系统的工作特点、关键比例元件及系统成套路线。作者强调 :认真研究国外先进的技术产品 ,合理选择适宜的电液比例控制元件 ,是提高系统设计质量、完善系统功能。 展开更多
关键词 盾构 管片拼装 液压传动 电液比例控制 平衡 隧道施工
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土压平衡式盾构掘进过程的相似模型试验 被引量:43
16
作者 何川 汪洋 +2 位作者 方勇 谢俊 赵强政 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期162-169,共8页
土压平衡式盾构掘进过程是一个多系统综合运作的复杂力学过程。为实现土压平衡盾构掘进过程的相似模拟,设计制造能够完成掘削面开挖、螺旋出土器出土、盾构机推进、管片拼装、盾尾注浆等全过程模拟的土压平衡式模型盾构机。其次对盾构-... 土压平衡式盾构掘进过程是一个多系统综合运作的复杂力学过程。为实现土压平衡盾构掘进过程的相似模拟,设计制造能够完成掘削面开挖、螺旋出土器出土、盾构机推进、管片拼装、盾尾注浆等全过程模拟的土压平衡式模型盾构机。其次对盾构-地层系统的相关参量进行甄别,选出对试验结果有重要影响的参量,同时基于相似理论,通过量纲分析的方法得到盾构-地层系统的相似准则。基于该相似准则,进行土压平衡式盾构掘进过程的室内相似模型试验,获得土压平衡式盾构掘进对地层影响的一般规律,该试验结果经过相似关系换算后可直接反映出原型中的实际地层沉降量。这种能够实现掘进全过程模拟的土压平衡式模型盾构机为深入研究盾构施工对地层及周围环境的影响提供新手段。 展开更多
关键词 平衡盾构 掘进过程 相似模型试验 盾构-地层系统
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土压平衡盾构机密封舱压力控制实验研究 被引量:11
17
作者 李守巨 屈福政 +2 位作者 曹丽娟 孙伟 刘博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期934-937,共4页
为了解决土压平衡盾构机密封舱压力自动控制问题,建立了密封舱压力控制机理模型和实验台。根据实验台观测数据,采用系统辨识方法识别控制模型中的参数。以优化理论为基础,提出了密封舱压力稳健控制方法。实验研究结果表明,所建立的压力... 为了解决土压平衡盾构机密封舱压力自动控制问题,建立了密封舱压力控制机理模型和实验台。根据实验台观测数据,采用系统辨识方法识别控制模型中的参数。以优化理论为基础,提出了密封舱压力稳健控制方法。实验研究结果表明,所建立的压力控制机理模型、模型参数辨识方法和优化控制策略是有效的。 展开更多
关键词 平衡盾构 密封舱 力控制 系统辨识
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盾构掘进机土压平衡的实现 被引量:36
18
作者 胡国良 龚国芳 杨华勇 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期874-877,共4页
为了控制地面沉降,减少地表变形,采用电液比例控制技术对盾构掘进机推进液压系统和螺旋输送机液压系统进行了集成设计.其中推进液压系统采用了比例压力流量复合控制技术,螺旋输送机液压系统采用了电反馈比例控制技术,在模拟试验台上进... 为了控制地面沉降,减少地表变形,采用电液比例控制技术对盾构掘进机推进液压系统和螺旋输送机液压系统进行了集成设计.其中推进液压系统采用了比例压力流量复合控制技术,螺旋输送机液压系统采用了电反馈比例控制技术,在模拟试验台上进行了土压平衡实验分析.结果表明,通过实时控制推进速度或螺旋输送机转速,对盾构掘进机进行推进控制或排土控制操作,可控制密封仓内土压力在设定范围内,从而实现土压平衡. 展开更多
关键词 盾构掘进 平衡 电液比例控制
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土压平衡盾构机行星减速器热平衡分析 被引量:8
19
作者 吴晓铃 陈立锋 +2 位作者 秦大同 陈会涛 虞正平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期777-782,共6页
土压平衡盾构行星减速器热平衡分析对保证行星减速器的正常运行和盾构机的运行可靠性具有重要意义。忽略各构件内部温差对传热性能的影响,将传动系统各构件转换为节点,综合考虑各构件间的耦合关系,在对热传递过程中的热阻进行研究的基础... 土压平衡盾构行星减速器热平衡分析对保证行星减速器的正常运行和盾构机的运行可靠性具有重要意义。忽略各构件内部温差对传热性能的影响,将传动系统各构件转换为节点,综合考虑各构件间的耦合关系,在对热传递过程中的热阻进行研究的基础上,基于热网格法建立行星传动系统的热平衡数学模型,并对土压平衡盾构机行星减速器的热平衡过程进行计算。结果表明,齿轮啮合次数对齿轮温升具有重要影响。将仿真结果与测试结果进行对比,结果验证了基于热网格法的行星减速器热平衡模型的正确性。 展开更多
关键词 平衡盾构 行星减速器 平衡 热网格法
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黏性地层面板式土压平衡盾构刀盘泥饼堵塞试验研究 被引量:30
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作者 方勇 王凯 +2 位作者 陶力铭 刘鹏程 邓如勇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1651-1658,共8页
面板式土压平衡盾构机在黏性地层中掘进时刀盘容易出现结泥饼问题,泥饼形成后会覆盖刀具、堵塞刀盘开口,从而降低刀盘的掘进效率,甚至使得盾构机完全丧失掘进能力,给盾构隧道施工带来严重影响。首先介绍了刀盘与土颗粒之间的黏附机理,... 面板式土压平衡盾构机在黏性地层中掘进时刀盘容易出现结泥饼问题,泥饼形成后会覆盖刀具、堵塞刀盘开口,从而降低刀盘的掘进效率,甚至使得盾构机完全丧失掘进能力,给盾构隧道施工带来严重影响。首先介绍了刀盘与土颗粒之间的黏附机理,通过自制的面板式刀盘掘进模拟装置开展了室内试验,研究了盾构掘进速度和刀盘扭矩的变化规律及其与刀盘堵塞之间的相关关系。研究表明:刀盘堵塞是一个连续渐进的过程,土颗粒首先在刀具密集处黏附聚集,然后逐渐扩大形成泥饼;泥饼形成后会覆盖刀具,降低刀具对地层的贯入度,并堵塞开口,降低渣土通过效率;在掘进参数上面主要体现为刀盘扭矩增大、盾构掘进速度减慢、排土顺畅度降低;刀盘开始结泥饼后,刀盘扭矩的增长符合三次多项式函数关系,掘进速度呈指数型降低;试验同时表明,土体含水率对刀盘结泥饼及堵塞具有显著影响,当其接近塑限时,泥饼最容易形成,盾构掘进效率最低,刀盘开口堵塞风险最大。研究成果对于评估黏性地层面板式土压平衡盾构掘进刀盘结泥饼及堵塞的风险具有借鉴意义。 展开更多
关键词 平衡盾构 黏性地层 面板刀盘 泥饼 堵塞 室内试验
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