土壓平衡式復(fù)合盾構(gòu)刀盤的刀具優(yōu)化配置研究.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工程建設(shè)需求的不斷增加,盾構(gòu)機(jī)在隧道、地下軌道交通等工程建設(shè)中得到了廣泛使用。刀盤刀具是盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵部件,其主要作用是支護(hù)掘進(jìn)界面,破碎剝離巖土,實(shí)現(xiàn)碴土過流。刀盤刀具合理配置是盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定掘進(jìn)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(jìn)能耗,延長刀盤刀具壽命的重要措施。在查閱了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實(shí)踐,將盾構(gòu)刀具的選型、盾構(gòu)刀具布置的關(guān)鍵因素分析以及盾構(gòu)刀盤刀具的優(yōu)化布置作為擬解決的關(guān)鍵問題,

2、進(jìn)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(qiáng)度和巖層完整程度的地質(zhì)適應(yīng)性隸屬度函數(shù),然后根據(jù)建立的模糊規(guī)則庫進(jìn)行單因素評判,最后根據(jù)模糊綜合評價模型對兩種因素進(jìn)行綜合評判,選出適應(yīng)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(guān)鍵因素進(jìn)行了分析。首先理論上推導(dǎo)出了巖石破碎體積的計算方法,在此基礎(chǔ)上提出了基于比能耗最小的刀間距確定方法;然后進(jìn)行了滾刀切削實(shí)驗(yàn),對比

3、能耗隨刀間距的變化趨勢進(jìn)行了驗(yàn)證;最后對工程實(shí)際中的盾構(gòu)刀盤的刀具布置進(jìn)行了改進(jìn)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(jié)構(gòu)形式對地質(zhì)條件的適應(yīng)性,得出了不同形式刀盤在受力方面的特點(diǎn);根據(jù)刀盤在力學(xué)傳遞特性以及地質(zhì)適應(yīng)性兩方面的要求,指出了盾構(gòu)刀盤設(shè)計時應(yīng)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(guān)鍵因素。
　　 4、采用遺傳算法對滾刀進(jìn)行了優(yōu)化布置。以刀盤的徑向不平衡力最