复合地层泥水平衡盾构刀具磨损情况分析

为研究撕裂刀刮刀组合下,盾构刀具在含砂卵石复合地层中的磨损规律,依托京张高铁清华园盾构隧道工程,结合盾构在复合地层掘进时的刀具磨损实际情况,分析刀具在砂卵石与粉质黏土夹杂的复合地层中的磨损特点。首先,对刀具开仓检查的实际情况进行统计,总结刮刀与撕裂刀的磨损特点;然后,对不同地层条件进行划分,并对撕裂刀磨损量随安装半径与切削轨迹长度的变化特点进行分析。研究发现,当地层中粉质黏土含量多于砂卵石时,先行刀磨损可分为3个阶段,最大容许切削轨迹长1 500 km;当地层中砂卵石土占多数时,先行刀磨损分为2个阶段,最大容许切削轨迹长度小于800 km。同时,对外侧撕裂刀频繁更换与非正常磨损现象作出分析,认为外侧撕裂刀的更换更易导致刀具发生应力集中现象,加重磨损。针对以上分析,对刀具更换与掘进参数控制提出了相应改善措施。     

泥水盾构刀具磨损机理研究

泥水盾构刀具磨损受诸多因素的影响,文章在磨损基本理论的基础上,总结得出泥水盾构刀具的磨损类型及磨损过程的3个阶段,并用ABAQUS软件对磨损过程进行了模拟计算,计算分析了不同地层条件、刀具组合配置、刀具材料选择、刀具设计与制造工艺及掘进参数等对刀具磨损的影响。     

砂卵石地层盾构刀具磨损测试分析

结合砂卵石地层盾构区间工程掘进,对盾构施工时的刀具磨损情况进行了现场测试,计算出土压平衡盾构在砂卵石地层施工时各种刀具的磨损系数.运用统计回归分析,总结出砂卵石地层盾构刀具磨损与其掘削迹长的关系,推算出砂卵石地层盾构不换刀可掘进的最长距离,可为后续类似工程施工提供参考.     

砂卵石地层盾构掘进的刀具磨损和改善措施

随着成都地铁建设的开展,盾构法施工正在成都地铁得到广泛应用。在成都地铁富水砂卵石地层中,有很多因素制约着盾构机快速、安全、经济地进行施工。在这些制约因素中,盾构机刀具的配置和磨损是对盾构机施工影响最大的因素之一。介绍了成都地铁1号线盾构4标段的刀具磨损和保护措施。     

浅谈盾构刀具磨损原因及检测应对措施

随着盾构法在国内的广泛使用，刀具磨损已经成为盾构法隧道的关键技术之一，本文介绍了不同盾构刀具的损耗形式和磨损原因，同时对刀具磨损检测方法进行了介绍，最后结合具体工程对文中的方法进行了验证，本文对盾构设计、施工提出有益的参考，并为盾构刀具设计、生产提供有益的思路。     

硬岩地层盾构正面滚刀磨损规律与预测模型

针对盾构机在全断面硬岩地层中掘进遇到的刀具磨损严重的难题,结合青岛地铁6号线朝阳路站—峨眉山路站盾构隧道工程实例,采用多元回归分析的方法分析滚刀安装半径、地层参数、掘进距离与正面滚刀磨损量之间的关系。考虑盾构总推力、刀盘转速、刀盘扭矩、掘进速度、安装半径、岩石单轴抗压强度和磨蚀性指数等多重变量,构建正面滚刀磨损预测模型,分析不同轨迹正面滚刀的磨损特征,得出以下结论：(1)在800 m的掘进距离内,平均每个刀位换刀3.18次,随着滚刀安装半径增加,单把滚刀的累计换刀次数逐渐增加、平均掘进长度逐渐降低,其累计磨损量呈幂指数增加;(2)正面滚刀平均每延米磨损量随岩石强度增加呈幂指数增长、随磨蚀性指数增加呈指数增长,且拟合相关系数较高,表明以上参数对滚刀磨损有着关键作用;(3)构建的滚刀磨损量计算模型考虑了掘进参数、刀具安装半径、岩石强度和磨蚀性指数等因素,可对硬岩地层盾构正面滚刀磨损规律进行预测,此外,验证了滚刀磨损预测模型的准确性,预测值与实测值误差不超过13%。     

基于正交试验的盾构施工渣土改良研究

研究目的:我国东南沿海地区盾构施工过程中常常会出现全风化花岗岩地层,盾构在该地层中推进时可能会出现刀具磨损、刀盘结泥饼和螺旋输送机口堵塞等问题,因此必须对其进行改良.其次,盾构机推进速度对泡沫改良效果影响较大,该方面尚未形成简单易行的研究方法及结论.基于此,本文以福州地铁4号线某盾构区间全风化花岗岩地层为背景,采用正交...     

复合地层下超大直径泥水盾构 刀具寿命分析及预测

在复合地层中采用盾构法进行隧道施工,由于缺少有效、直观的刀具磨损检测方法,存在着刀具使用不足或磨损严重的问题,而刀具更换是否及时合理,直接关系到施工进度及工程经济效益。结合武汉三阳路长江隧道复合地层的地质特点和所使用盾构具备常压换刀功能的特殊性,对盾构刀具寿命进行分析计算,得出各类刀具在不同工况条件下使用的环数,以此对盾构刀具更换提供合理依据。     

砂卵石地层盾构长距离掘进先行刀优化配置研究

针对砂卵石地层盾构长距离掘进工程特点,提出先行刀多维度梯次布置的设计理念,"多维度"保证了长距离掘进中刀盘受力稳定,不同刀高的先行刀梯次布置使其合金块之间搭接形成合金块磨损接力.同时优化先行刀合金块的耐磨及耐撞击性能,避免在长距离掘进中存在的刀具冲击疲劳失效.依托北京新机场线"磁1"区间盾构工程,通过方案比选得到最终刀...     

泥水盾构掘进速度的影响因素及数值分析

介绍如何设定泥水加压盾构的施工参数，并结合地铁施工数据，分析各施工参数对掘进速度的影响程度，同时利用多元统计方法求解泥水加压盾构掘进速度的数学表达式。     

清华园隧道大直径泥水盾构始发控制掘进分析

清华园隧道某区间采用泥水盾构穿越粉质黏土及砂卵石地层,是全线典型质构法施工隧道。总结清华园隧道盾构始发的经验,对其掘进参数及反力架等工程构件布置进行研究,并采用有限元软件对反力架进行静强度分析计算。研究表明：(1)盾构机在粉质黏土及砂卵石地层中掘进时,反力架最大应力为270 MPa,最大静挠度为7.77 mm;(2)掘削量大小与泥水密度、黏度和切口水压等数值相关;(3)反力架上的应力分布在钢管支撑处最高,竖梁次之,横梁最小。     

刀具磨损的原因是什么？

在切削过程中，刀具磨损的原因是复杂的．既有机械摩擦的作用，又有切削力和切削温度作用下的物理、化学综合作用。其主要原因有以下几方面。     

盾构滚刀布置倾角与磨损关系探讨

针对地铁盾构施工中盾构机刀盘过渡段刀具的倾角布置方式,分析了不同布置类型在不同地层和盾构施工不同阶段刀具受力情况,以及不同的受力情况导致的刀具使用寿命的差异,提出刀具倾角布置适应性建议。     

基于正交分析法的厚冲积层中盾构下穿管廊变形分析

针对济南市区特殊洪冲积地质条件,在地铁双线盾构隧道下穿既有市政管廊的情况下,分析了盾构施工引起管廊变形的机理,结合管廊敏感性特点提出了盾构穿越管廊的几种工况及加固措施,并依据正交试验原理对3个指标进行了四因素三水平分析,得出了以下结论:对管廊沉降及管廊转角影响最大的因素是盾构左右隧道施工间距;对管廊周围塑性区面积贡献最大的是盾尾注浆范围。以上结论可为盾构施工穿越变形控制要求严格的市政管廊提供参考。     

基于神经网络的双模盾构复合地层掘进参数预测模型

依托深圳市轨道交通12号线怀德站-福永站区间隧道工程,基于EPB/TBM双模盾构穿越地质参数和现场掘进监测数据,采用BP神经网络方法建立双模式盾构掘进参数预测模型,分别对地层参数及掘进模式进行量化,将刀盘扭矩、刀盘转速、螺旋机转速、总推进力、隧道埋深、围岩等级、岩石单轴饱和抗压强度及不同掘进模式作为输入参数,预测出在不同掘进模式及不同地层条件下的设备掘进速率,针对3类典型地层的预测结果进行可视化分析验证,并对预测模型精度进行改进分析。结果表明：神经网络预测模型在TBM模式下的微风化段平均相对误差为8.6%,EPB模式下的强风化段平均相对误差为10.6%,EPB模式下的中风化段平均相对误差26.2%;该模型对强风化段及微风化段等地层强度变化较为稳定的地层预测精度较高,同时,该预测模式适用于22个隐层神经元并对掘进速率采用直接放缩的方法。     

基于XGBoost算法的盾构施工地面沉降预测方法

盾构施工过程中,现有地面沉降监测手段与方法难以满足高效安全施工要求,因此,针对盾构掘进过程中难以精确预测地面沉降问题,提出一种地面沉降量的预测方法。首先,将收集的相关数据进行预处理,预处理包含了缺失值处理、异常值处理和无量纲化处理等,预处理可以提高数据质量,从而提升降低模型训练复杂度、提升精度;然后,把处理好的数据分为训练集和测试集,对划分好的数据基于随机森林构建地面沉降影响因素分析模型,分别得出盾构机前方0环处、3环处、5环处、10环处、15环处、20环处以及盾构机后方-5环处、-10环处、-15环处、-20环处的盾构掘进参数对地面沉降的差异化影响因素及其重要度分数,并根据每环对应的不同影响因素集,进一步构建基于XGBoost地面沉降预测模型;最后,将与地面沉降相关的影响因素具体数据作为输入,多监测点的沉降量作为输出,最终得到距开挖面不同距离处的多点地面沉降量。该方法实现了地面沉降量准确预测,同时具备建模简单、准确率高等优点,对盾构施工工程及风险管控具有一定参考价值。     

卵漂石地层盾构机刀具磨损研究

北京地铁9号线06标段军事博物馆站～东钓鱼台站区间工程,盾构穿越的地层为含大粒径漂石的砾岩层和富水卵漂石⑦层。此种地层在国内外均无类似工程实例,掘进施工过程中盾构机刀具磨损非常严重,通过分析和总结盾构实际掘进参数及刀具磨损规律,对盾构机的刀具配置进行有效改进,确保盾构的掘进施工顺利进行,延长盾构刀具的使用寿命。     

复合地层盾构掘进参数相关性分析及掘进速度预测

掘进速度预测对于提高复合地层盾构掘进施工效率具有重要作用。本文依托南京轨道交通工程复合地层区段现场盾构掘进数据,在盾构区间地层分区的基础上对主要掘进参数进行研究,分析各掘进参数与掘进速度之间的相关性。结果表明:地层越硬,刀盘转速、扭矩、推力均越大,土仓压力越小,软硬不均复合地层刀盘扭矩明显偏大;在复合地层中仍存在掘进速度与贯入度、螺旋输送机转速成正比关系,但掘进速度越大,刀盘扭矩和推力不一定越大。在复合地层中引入硬岩复合比作为回归参数,采用多元线性回归建立掘进速度预测模型,将相同区段预测掘进速度与实际掘进速度进行对比,以验证模型的的准确性和可信度。本文分析方法可为复合地层掘进施工提供指导。     

基于离散元数值模拟的砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性研究

砂卵石地层由大量颗粒组成,其本质是离散的、非连续的,属于典型的不稳定地层,颗粒之间孔隙大,无黏聚力,单轴抗压强度普遍较高,刀盘旋转切削时,刀盘与颗粒摩擦非常剧烈,刀盘磨损严重。为研究砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性,依托兰州市轨道交通1号线,采用颗粒流离散元软件EDEM,研究不同刀盘形式和覆土厚度下盾构机刀具磨损特性。结果表明,刀具磨损不均匀,主要体现在刀盘外围刀具磨损严重,中心处刀具磨损较小。相同掘进参数条件下,辐条式刀盘磨损较小,为面板式的0.7~0.8倍;覆土1.5D(D为盾构机外径)时刀具磨损量约为覆土1 D时的1.15倍。     

富水硬岩地层泥水平衡盾构掘进参数的优化分析

泥水平衡盾构穿越富水硬岩地层时,合理的掘进参数是盾构安全高效掘进的基础。依托青岛地铁8号线某区间泥水平衡盾构段项目,分析了盾构穿越富水硬岩地层的总推力及贯入度等参数。对刀具与岩体作用荷载值和刀具荷载设计值进行了计算,提出了盾构掘进参数的优化方案,并分析了优化后的掘进效率。结果表明：总推力可以控制刀盘贯入度,宜优先通过控制总推力增加盾构掘进速度;刀具与岩体作用荷载为4 277.87 kN,远小于9 528.22 kN的设计荷载值,故可适当增加刀具与岩体作用荷载至设计荷载值的75%;盾构总推力提升至18 000 kN后,刀盘贯入度增加,每环开挖耗时较优化前减少了38.7%,施工效率增加了一倍。