彈性接觸力學模型及其在盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)載荷研究中應(yīng)用.pdf

1、盾構(gòu)法作為一種在地表以下暗挖隧道的施工方法，以其經(jīng)濟、安全、對環(huán)境擾動較小等特點，已成為地下鐵路、輸運管道等多種隧道工程建設(shè)的主要手段。刀盤系統(tǒng)作為盾構(gòu)核心部件，在掘進過程中始終與土體接觸并相互作用，因而在接觸界面上相互作用載荷十分復雜，且由于位置特殊，很難直接測量,因此刀盤系統(tǒng)載荷是直接關(guān)系到盾構(gòu)設(shè)計和施工效率的關(guān)鍵參數(shù)。對于刀盤系統(tǒng)載荷及其與相關(guān)參數(shù)間影響規(guī)律進行研究可以為盾構(gòu)設(shè)計、施工中參數(shù)的選取及控制提供有效參考及理論依據(jù)。

2、r>　　本文從盾構(gòu)刀盤載荷平衡的力學基本概念出發(fā)，基于彈性接觸力學模型對盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)載荷相關(guān)問題展開分析。首先推導了平端剛性圓柱型壓頭與彈性半空間接觸模型的載荷、變形及材料參數(shù)間關(guān)系，討論了接觸面應(yīng)力，特別是切向應(yīng)力，在不同狀態(tài)下的分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，著眼于盾構(gòu)掘進過程中刀盤系統(tǒng)-土體耦合作用界面上載荷和刀盤驅(qū)動載荷始終保持平衡的基本特征，將彈性接觸力學模型相關(guān)結(jié)果應(yīng)用于盾構(gòu)刀盤載荷問題的研究，緊抓掘進施工中的載荷、地質(zhì)、掘進位移等關(guān)

3、鍵因素，討論了刀盤與土體耦合作用界面載荷分布規(guī)律，實現(xiàn)了對刀盤系統(tǒng)載荷的預估并確定了其相關(guān)影響因素，最后近似分析了各關(guān)鍵參數(shù)間影響規(guī)律。
　　本文工作是在對盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)力學特征進行分析與簡化的基礎(chǔ)上，將遵循相同平衡準則的接觸力學模型應(yīng)用于盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)載荷問題研究，本文提出的盾構(gòu)掘進簡化力學模型得到了相關(guān)實驗結(jié)果及工程實踐數(shù)據(jù)的支撐，初步分析結(jié)果表明該簡化模型可以近似地對盾構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)間的相互影響進行描述，并可用于對關(guān)鍵參數(shù)變化趨勢進