大直径泥水盾构常压刀筒冲刷特性研究

泥水盾构穿越粘土、泥岩地层时，粘性渣土易堵塞刀筒，造成滚刀自转受阻、偏磨严重，大幅度降低刀具使用寿命，制约盾构机掘进效率的同时带来较大经济损失。针对刀筒堵塞问题，本文采用CFD方法建立刀筒冲刷固液两相流模型，模拟刀筒内冲刷管路清除渣土过程，分析喷嘴进口压力对冲刷效率的影响规律，提出喷嘴进口压力应保持在9 bar以上的结论。进一步对喷嘴布置参数寻优，以喷嘴布置参数和剩余渣土体积分数λ分别作为BP神经网络的输入和输出进行训练，并将预测值作为适应度，采用遗传算法求解最优布置参数。结果表明：布置参数为Distance=142 mm、Angle=165°、Depth=35 mm时能取得最优冲刷效果；采用优化后的布置参数进行仿真，冲刷20 s后λ值由优化前的44.43%下降至8.89%,冲刷效果显著增强。