盾構(gòu)機(jī)刀盤設(shè)計參數(shù)的適應(yīng)性研究.pdf

1、近年來，隨著科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對空間需求已經(jīng)從地上逐步發(fā)展到地下，開發(fā)利用地下空間最主要的工具就是隧道挖掘機(jī)。而刀盤設(shè)計是全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計關(guān)鍵，是影響其掘進(jìn)性能的決定性因素。特別是刀盤開口率需根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計，屬復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計問題。掌握刀盤適應(yīng)性設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，提高自主創(chuàng)新設(shè)計與制造能力，具有重要的戰(zhàn)略意義。
　　 基于上述工程背景，在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(973項目)的資助下，本文首先

2、研究了影響刀盤設(shè)計的關(guān)鍵因素，改性土的流體力學(xué)參數(shù)和本構(gòu)模型，構(gòu)建了刀盤適應(yīng)性研究的四聯(lián)體模型，進(jìn)行了刀盤開口率的適應(yīng)性計算和分析。刀盤參數(shù)的適應(yīng)性設(shè)計內(nèi)容較廣，本文僅研究了其中部分內(nèi)容，主要內(nèi)容包括：
　　 1.綜合分析了砂土和粘性土的物理、力學(xué)模型，并對改性土的本構(gòu)模型及參數(shù)進(jìn)行了分析比較，選取用于改性土數(shù)值計算的本構(gòu)模型。
　　 2.研究了非牛頓流場的分析方法，采用計算流體力學(xué)的基本原理，對改性土在刀盤、泥土艙及螺

3、旋輸送機(jī)內(nèi)部的流場進(jìn)行了分析和研究。
　　 3.研究了基于Bingham流變特性的刀盤設(shè)計分析模型，構(gòu)建了刀盤設(shè)計的四聯(lián)體計算模型，給出了刀盤開口率的優(yōu)化方法，借助施工現(xiàn)場監(jiān)測，驗證了四聯(lián)體計算分析模型的正確性與可行性。
　　 4.基于四聯(lián)體計算模型，運(yùn)用二維和三維的全流場數(shù)值模擬法，分析了刀盤旋轉(zhuǎn)和重力與界面壓力和速度場的作用關(guān)系。
　　 5.研究了前處理建模軟件GAMBIT的JOURNAL命令，提出參數(shù)化建模