中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路

简要分析我国盾构、掘进机隧道修建技术的现状,包括水下盾构隧道、地铁盾构、TBM隧道和山岭TBM隧道的技术现状。通过列举典型工程案例,分析总结我国盾构、掘进机隧道技术存在的问题:1)水底公路隧道盾构直径过大,2)单层管片衬砌的耐久性不足,3)护盾式TBM有很多局限性,4)土压平衡盾构不是万能的,5)隧道线路标高选择不合理,6)工程建设中存在4大不合理。针对这些问题提出解决建议:1)一般情况下,水底公路隧道盾构直径不宜超过12 m;2)增设二次模筑混凝土衬砌,形成复合衬砌结构;3)取消护盾式TBM,提倡采用开敞式TBM;4)盾构选型时,应同时考虑比选泥水盾构、土压盾构和开敞式无刀盘盾构;5)避开在岩层交界面上选线;6)工程建设一定要坚持科学发展观。为盾构、掘进机隧道的设计和施工提出新思路,包括:1)无刀盘的开敞式网格盾构,2)压缩混凝土衬砌,3)TBM导洞超前再钻爆法扩挖,4)风井始发盾构。最后,指出大直径盾构不是发展方向,长距离掘进(2 km)时,深埋盾构施工才是发展方向;并提出琼州海峡隧道采用盾构法施工(深埋优于浅埋),渤海湾海峡海底隧道采用直径为10 m的TBM+钻爆法施工,台湾海峡隧道采用深埋方案开敞式TBM+钻爆法施工的想法。     

关角隧道斜井施工自动化排水技术

关角隧道是中国最长的铁路隧道,该隧道富水区长22.5 km,涌水量大,施工难度高。以关角隧道5#斜井为背景,通过对排水设备的选型和组合,实现斜井的自动排水。介绍使用PLC控制器及软启动器实现自动排水的原理,对传统泵站的缺点进行分析,并对自动排水系统与传统排水系统进行比较。结果证明,自动排水系统的经济性和可靠性均优于传统排水系统,该自动排水系统在关角隧道的施工中得到了有效的应用,并降低了工程成本。     

鄂赣特长公路隧道陡坡通风斜井设计方案优化与施工

鄂赣特长公路隧道1#通风斜井原设计井身坡度、排风联络通道、排烟联络通道陡,施工难度及安全风险均较大,难以在20个月合同总工期内实现如期竣工目标。从安全风险、施工难度、多种施工方案功效测算或结构分析、工期目标等方面阐述原设计方案的困难,并在满足原设计通风功能前提下,结合地形、地质条件,通过采用"减缓斜井井身坡度+变更联络通道与正洞连接方式"对鄂赣隧道1#通风斜井设计方案进行优化,有效降低了施工风险、提高了施工功效,实现了工期目标。     

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。     

基于Freescale单片机的新型自适应电控天然气喷嘴驱动设计

设计出一种采用输出脉宽调制(PWM)信号来控制电控天然气喷嘴喷射的自适应式新型驱动电路,实现了高压打通低压保持喷射,解决了传统驱动方式喷嘴发热过大的问题,提高了喷射的稳定性和喷嘴的使用寿命。结合仿真软件AMESim进行了仿真实验。将计算流量和实验流量进行对比,验证了自适应式驱动方式的正确性。     

基于DoE的内燃机平衡轴优化设计

运用GT-Crank软件,建立直列4缸发动机模型,以发动机y方向二阶往复惯性力为优化目标,以平衡轴的结构参数为设计变量,进行仿真及DoE分析,并由DoE优化设计的结果设计计算平衡轴的结构尺寸。仿真数据表明,加装平衡轴后,y方向二阶往复惯性力大幅降低。     

电控单体泵喷油电磁阀驱动控制电路设计

根据大功率柴油机电控单体泵系统对驱动的要求,以Peak & Hold驱动为基础,给出了电路总体设计方案,完成了升压驱动电路设计.在大功率电控单体泵上进行验证,试验结果表明,该升压驱动电路最小工作间隔5 ms,电磁阀高压峰值电流达到20 A,维持电流15 A,开启响应时间200μs以内,低压维持电流8 A,满足了电控单体...     

六相永磁同步电动机串联驱动系统的研究

以两台双Y移30°六相永磁同步电动机(PMSM)为例,建立起一种新颖的电机串联驱动系统的仿真模型.在这种新型驱动系统中,两台六相永磁同步电动机的定子绕组通过恰当的相序调整串联起来,由一台六相电压源逆变器供电,可以实现两台电机独立的矢量控制.在Matlab/Simulink环境中对电机的变载运行进行了仿真,仿真结果验证了...     

运转状态下推进轴系冲击动力响应分析

舰船推进轴系有可能在运转时遭受水下非接触爆炸冲击,而以往关于冲击响应的研究只是针对非运转状况。运转状态下轴系的冲击响应必须考虑陀螺效应和轴系本身工作载荷的影响。建立了考虑陀螺效应、剪切力、弯矩、支撑轴承油膜力的推进轴系冲击动力学模型。在时间域和空间域分别采用直接积分法和Galerkin有限元法求解方程,得到了系统冲击响应的时间历程。对一工程实例进行解算,得到的主要结论为:陀螺效应即转速对响应的影响明显;工作载荷增大了系统固有频率,使得冲击响应增大,但总的响应不是工作载荷和不考虑工作载荷时冲击响应的绝对值相加;在所提工程实例中,应力响应的大值集中在轴系的两端,即螺旋桨位置和推力轴承位置,最大响应位移在螺旋桨位置。     

新型尾轴密封弹簧组冲击响应分析

利用Ansys软件对轴密封弹簧组进行了冲击载荷响应分析研究.根据前联邦德国国防军舰建造规范BV043/85,采用2个正、反半正弦波输入冲击加速度,进而模拟轴密封装置冲击载荷作用的时间历程.通过比较不同冲击环境下动、静环端面接触压强与比压随时间的变化情况,分析冲击作用对该轴密封弹簧组端面密封性能的影响.数值模拟的结果验证了轴密封装置在冲击环境下的可靠性.