土壓平衡式復合盾構刀盤的刀具優(yōu)化配置研究.pdf

1、隨著國家經濟的發(fā)展,工程建設需求的不斷增加,盾構機在隧道、地下軌道交通等工程建設中得到了廣泛使用。刀盤刀具是盾構機的關鍵部件,其主要作用是支護掘進界面,破碎剝離巖土,實現碴土過流。刀盤刀具合理配置是盾構實現高效穩(wěn)定掘進的基本保證,也是減小刀盤振動,保證刀盤受力平衡,減小掘進能耗,延長刀盤刀具壽命的重要措施。在查閱了大量文獻的基礎上,結合工程實踐,將盾構刀具的選型、盾構刀具布置的關鍵因素分析以及盾構刀盤刀具的優(yōu)化布置作為擬解決的關鍵問題,

2、進行了以下研究工作:
　　 1、提出了基于模糊理論的刀具選型方法。首先建立了地層抗壓強度和巖層完整程度的地質適應性隸屬度函數,然后根據建立的模糊規(guī)則庫進行單因素評判,最后根據模糊綜合評價模型對兩種因素進行綜合評判,選出適應地層的刀具類型。
　　 2、對滾刀布置時涉及的刀間距和相位角兩個關鍵因素進行了分析。首先理論上推導出了巖石破碎體積的計算方法,在此基礎上提出了基于比能耗最小的刀間距確定方法;然后進行了滾刀切削實驗,對比

3、能耗隨刀間距的變化趨勢進行了驗證;最后對工程實際中的盾構刀盤的刀具布置進行了改進仿真,分析說明了滾刀相位角在平衡刀盤受力中的作用。
　　 3、分析了三種典型刀盤結構形式對地質條件的適應性,得出了不同形式刀盤在受力方面的特點;根據刀盤在力學傳遞特性以及地質適應性兩方面的要求,指出了盾構刀盤設計時應該著重考慮牛腿、輻條和肋板的聯(lián)接以及刀盤的開口率等關鍵因素。
　　 4、采用遺傳算法對滾刀進行了優(yōu)化布置。以刀盤的徑向不平衡力最