盾構裝備掘進中的力學特征分析與載荷建模.pdf

1、盾構是地下工程中的典型掘進裝備，具有結構復雜、體積龐大、重型巨載等特點。掘進載荷是裝備核心力學參量，實現(xiàn)裝備掘進載荷的力學建模與合理計算，是裝備正向設計的理論基礎，也是不同地質隧道施工中載荷控制的重要科學依據(jù)。
　　本文分析了刀盤系統(tǒng)載荷的力學特征，抓住刀盤與土體相互作用耦合系統(tǒng)的本質，首次提出一種刀盤載荷解耦模型。將刀盤與界面土體耦合系統(tǒng)分解為兩個相互關聯(lián)的子系統(tǒng)，建立平衡微分方程并由原系統(tǒng)耦合特征確定其定解條件，對刀盤與土體間

2、相互耦合作用解耦求解，提出了一種在考慮整體平衡條件下，利用彈性－塑性屈服損傷理論的更接近土體實際狀態(tài)的本構模型，給出了盾構刀盤在掘進狀態(tài)下，沿刀盤半徑方向非線性的載荷分布，并引入刀盤拓撲結構、地下埋深等因素的影響，建立了刀盤載荷解耦模型，給出了有實用意義的刀盤系統(tǒng)載荷分布的解析表達式。
　　在刀盤載荷解耦模型基礎上，本文系統(tǒng)地研究了裝備總載荷的特點，考慮盾殼、后續(xù)設備等裝備部件所受載荷分量，建立了裝備總載荷正向計算模型，實現(xiàn)了施工

3、地質條件、裝備操作狀態(tài)、裝備結構特征三類關鍵要素與掘進載荷間相互影響規(guī)律的力學描述。進一步將上述總載荷計算模型應用于我國天津、北京、深圳三類典型地質條件下地鐵工程案例的載荷計算與分析，驗證了本文總載荷計算模型的合理性與有效性。并基于該模型，對Krause經(jīng)驗公式進行了理性分析，分類歸納各類載荷影響參數(shù)，給出便于工程應用的改進形式的載荷設計公式。
　　本文還開展了盾構工程實測數(shù)據(jù)的反演識別研究，提出一種新型的量綱分析和數(shù)據(jù)挖掘技術結