基于模擬實驗的盾構刀具受力特征及其聚類分析研究.pdf

1、盾構伴隨著人類社會對地鐵,公路隧道,地下商場等地下空間的基礎設施建設的需求增加,得到了不斷地發(fā)展和廣泛地應用。其具有體積大、結構復雜、工作環(huán)境惡劣等特點,國內在盾構研究和開發(fā)上還有很大不足。盾構刀盤刀具是盾構機的最重要的部件之一,它是直接挖掘隧道的損耗件。對盾構刀盤刀具的研究是盾構研究中最重要部分。因此,充分了解盾構刀盤刀具工作中的力學規(guī)律研究至關重要。
　　為了探索盾構掘進機的刀盤的掘進機理和刀具受力特點,依據(jù)實際土壓平衡盾構機

2、的基本結構,按比例縮小設計了模擬盾構刀盤掘進實驗裝置,并在不變刀具外形的前提下,研制了刀具與傳感一體化的刀具傳感器。該裝置既可測量刀盤軸向推力,扭矩也可測量刀具切削阻力。實驗證明了所研制的刀具傳感器的有效性,具有挖掘和監(jiān)測挖掘時的切削阻力雙重功能,且解決了刮刀中多個力耦合問題,能夠分別測量刮刀的切削力和軸向阻力。
　　基于本模擬盾構刀盤掘進裝置,本文系統(tǒng)地對粘土、粉土、粗砂土這三類土介質進行多種不同條件下的挖掘實驗,同時實時采集了

3、各傳感器所采集的數(shù)據(jù)。利用波形分析和頻譜分析這兩種信號處理方式對這些數(shù)據(jù)進行分析和研究,得到了模擬盾構刀盤在掘進中的刀盤軸力和扭矩曲線的變化規(guī)律,刀盤上不同位置的刀具力學特征的分布和變化規(guī)律。
　　本文還從模擬盾構刀盤刀具對不同挖掘對象下的刀盤刀具的切削力曲線和其功率譜中提取了六個特征要素,進行組間平均鏈接法以歐幾里德平方距離為測度的無監(jiān)督聚類分析。聚類分析結果是實際土介質分組完全對應,充分說明聚類分析這模式識別方法對盾構刀盤刀具