盾构刀盘设计系统开发

为快速准确地完成不同类型和尺寸盾构刀盘的设计,根据刀盘自身机械数据结构和施工过程的数据关系,结合刀具破岩机制实验数据和刀盘三维参数化机械模型和结构分析模型,利用VB完成刀盘参数化建模系统的开发,方便了刀盘设计人员准确且快速地完成各种不同地层、不同规格盾构刀盘的设计及分析。     

土压平衡盾构刀盘中心回转接头修复技术

该文以某既有的一种盾构机的维修为背景,对其中心回转接头这一部件的修复问题,首先研究了这一部件的特点,分析了损坏状况,探讨修复的经济性,并最终提出改进方案。实施这一修复工作是确保盾构设备在下一条隧道的顺利推进具有重要的意义。     

开挖舱高压环境下盾构刀盘动火修复技术

为了解决盾构在城市环境中长距离掘进时刀盘修复难题,结合北京铁路地下直径线工程的成功经验,阐述带压动火的整体思路,介绍带压动火作业的现场实施情况,分析在焊接过程中保障作业空间安全、气体环境的防爆安全、人员健康和作业可控的技术要求,研究高压焊接技术涉及的焊接方法、焊接设备、焊接材料和焊接工艺等系列问题,形成了完整的技术体系,并取得了良好的应用效果。     

常见盾构刀盘型式及选用

目前常见的刀盘结构有面板式和辐条式2种基本型式,以及介于2者之间的幅板式刀盘。通过文献分析和工程经验总结,首先阐述了几种型式刀盘的结构、基本配置及工程应用。随后从刀盘土舱构造、开挖面稳定、土压平衡控制、砂土的流动性、刀盘负荷、障碍物的处置、地层适应性等方面,对2种基本刀盘型式的特性进行了比较和分析。     

压缩空气条件下盾构刀盘特种焊接修复技术

为了解决压缩空气条件下盾构刀盘的焊接修复和掌子面稳定问题,阐述、分析、研究其工作原理、关键技术、开舱气密性条件及掌子面稳定措施等。研究认为应该： 1）选择专业带压进舱焊接队伍; 2）制定详细的技术方案及专家审查制度; 3）制定严格的过程控制措施,密切注意带压进舱补气量、泥膜质量、掌子面及作业孔稳定情况等; 4）制定严格的技术领导值班制度。     

突变载荷下盾构刀盘设计验证分析

在复杂地层条件下,由于掘进载荷不稳定,盾构刀盘受力不均、震动变形及刀具非正常损坏等是盾构施工中较为突出的问题。以工程现场刀盘与地层相关参数为基础,采用有限元方法,在不稳定载荷条件下对盾构刀盘受力特性进行分析,得出盾构在该地层不稳定载荷条件下掘进过程中刀盘应力、应变状态,可确保刀盘设计的可靠性。     

盾构刀盘驱动多电机同步控制策略研究

为了保障盾构刀盘驱动系统能够稳定运行,刀盘驱动电机之间的同步性能是一个关键因素。针对盾构电机数量多、结构复杂的特点,分析主从控制、并行同步控制和几种耦合控制在盾构驱动电机控制应用中的优缺点,说明并行同步在应用中的合理性;设计一种模糊PID智能控制算法,提出模糊PID控制器与并行同步控制结构相结合的盾构刀盘驱动多电机同步控制策略,应用Matlab/simulink进行建模仿真,对该控制策略和常规的PI控制进行仿真对比。结果证明:所提出的控制策略的动态响应快、实时性能好,在相同的负载突变状况下,该方法具有更强的鲁棒性,能更好地使多电机以设定速度同步运行。     

某地铁工程盾构刀盘改造力学分析

为了适应富水中砂地层盾构掘进,需要对原有刀盘结构进行改造,并研究改造前后的刀盘力学特性。采用理论计算土压平衡和土压不平衡2种工况下的刀盘外载,并利用有限元法分析改造前后盾构刀盘的应力及变形情况。研究结果表明:1)土压不平衡工况下的最大等效应力和最大变形高于土压平衡工况。2)对于同一种工况,改造前后刀盘的最大等效应力变化不大,但最大变形量增加了10%左右;最大等效应力位于刀盘背板与牛腿的连接处,最大变形发生在刀盘左下侧及右上侧的边缘位置。改造后刀盘的强度和刚度均满足施工要求,实际掘进效果良好,掘进效率明显提升。     

成都富水砂卵石地层盾构刀盘设计及应用

针对成都富水砂卵石地层盾构施工过程中刀盘刀具磨损严重、结泥饼和地表沉降大等问题,从盾构刀盘结构设计、刀具配置、耐磨保护及刀盘碴土改良等方面入手,对刀盘进行了针对性地改良设计。改良后的盾构刀盘不仅实现了长距离掘进,而且也有效地控制了地表沉降,对类似地层盾构刀盘设计具有一定的指导和借鉴作用。     

盾构机刀盘变形的修复技术

主要通过介绍三菱1639#盾构机刀盘变形修复实例,探讨在具备修复空间及技术经济比较合理的情况下,进行刀盘修复时的整体变形控制、外圈环板更换、辅筋板更换及矫正、主筋板矫正以及刀箱矫正定位等技术,总结出大面积变形刀盘的修复关键在于控制已变形区域的扩大,为盾构机刀盘修复积累了经验,提供了实例借鉴和解决思路。     

盾构机刀盘驱动研究

刀盘驱动系统是盾构机的主要系统之一,该文分析了盾构机刀盘驱动系统的液压驱动方式和电驱动方式,并对两种驱动方式进行了优缺点比较,结论为液压驱动方式技术成熟,操作性好,比较实用。     

预热温度对盾构刀盘堆焊组织和性能的影响

为解决大直径刀盘拼装焊接后残余应力大、产生延迟裂纹的问题,提出通过控制预热温度提高堆焊质量的方案。试验采用自保护药芯焊丝对盾构刀盘使用的Q345R材料进行堆焊,分别研究预热温度为50、100、150、200 ℃时堆焊组织和性能的变化。结果表明：经过100 ℃预热后,残余应力最小,冲击韧性最好,显微硬度梯度变化幅度最小,综合力学性能最佳。将试验得出的结论用于指导刀盘堆焊时预热温度的选取,证明通过选取合适的预热温度,刀盘焊接后UT探伤结果一次合格率达到100%,在实际应用中取得了良好的效果。     

土压平衡盾构刀盘掘削动态数值模拟

在盾构掘进过程中,刀盘与土体之间的相互作用非常复杂。应用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立了在砂土和黏土地层条件下土压平衡盾构刀盘掘进的非线性动力学模型,依据德鲁克-普拉格塑性屈服准则,采用包含单元删除功能的损伤失效准则模拟土体的屈服和破坏。模拟结果反映了土体在受到切削时累积塑性应变直至破坏的变化规律;刀盘在掘进过程中所受载荷呈一定周期性变化;在其他掘进参数不变的情况下,刀盘在砂土中掘进时所受轴向力和扭矩大于黏土;刀盘在砂土中的切削效率低于黏土。研究结果能够为土压平衡盾构刀盘的设计研究提供一定的理论指导。     

盾构掘进机刀盘研制实例

刀盘是盾构机中的重要部件，具有开挖地层、稳定开挖面、搅拌碴土等功能，处于盾构机与地质状态紧密关联的最前沿。文章通过对刀盘研制实例的剖析，简单介绍了刀盘设计的基本方法、刀盘的制造工艺以及刀盘样机在工业性试验中所取得的成果。     

盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题,以兰州地铁1号线一期工程为背景,综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法,对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线,基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验,标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3)将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中,建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型;将模拟结果与现场监测数据对比,揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进,刀盘前方、上方的"强烈扰动区"范围为(0.3~0.5)D(D为刀盘直径);辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的"强烈扰动区"范围不足面板式刀盘的1/3,且扰动程度轻。     

软岩地层泥水盾构掘进刀盘堵塞现象研究

软岩地层(黏性矿物含量高)泥水盾构掘进刀盘堵塞现象(刀盘结泥饼)时有发生,不仅影响施工进度和质量,而且开舱处理风险较大,可能会导致人身伤亡或工程事故.为了探明刀盘堵塞现象及其影响因素,实现对刀盘堵塞的有效预防和治理,研发了一套软岩地层泥水盾构掘进模型试验装置.在自行设计、制作的模型试验平台上,选用以膨润土、高岭土、石英...     

海瑞克盾构刀盘驱动液压系统故障分析及处理

深圳某地铁项目使用的海瑞克盾构,主驱动刀盘液压系统出现故障,通过对故障原因的分析,发现油液污染是导致故障的主要原因。对污染的液压系统进行处理后,达到了理想的效果,恢复了使用,同时,也提供了一种处理液压系统污染的方法。