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。     

盾构机的刀盘和刀具提供最适应的解决方案——对话广州市卓源机电科技有限公司总经理 史亚非

史亚非：自1998年时起，卓源公司开始生产德国海瑞克设备公司的盾构机配件，并逐渐承接了德国海瑞克公司的刀箱、刀具、锁具等部分生产和配套供应厂商；自2008年起，美国罗宾斯地下工程设备有限公司通过市场了解并且找到我们，经过沟通达成了合作的事项，由我公司按美国罗宾斯项目工程项目要求，开始由该公司生产的盾构机进行整盘的软土刀具的生产与配套，并且得到了美国罗宾斯公司的充分认可和授权，成为了美国罗宾斯地下工程设备有限公司在盾构机整盘刀具配套的合格供应商。     

TBM两级螺旋式刀盘出渣机制数值模拟研究

针对现有全断面岩石隧道掘进机（TBM）两级刀盘出渣缺乏合理的结构方案和优化设计方法，采用颗粒离散元方法构建数值模型模拟TBM两级刀盘出渣过程，并进行出渣缩比试验验证数值模型的可靠性。通过数值模拟研究出渣口排布与尺寸、螺旋形式与螺距、一/二级刀盘直径比、刀盘转速等因素对出渣性能的影响规律。结果表明：螺旋式结构是TBM两级刀盘有效的出渣结构方案；各因素对两级刀盘综合出渣性能的影响程度由大到小依次为刀盘转速>一级刀盘背部出渣口长度>后螺旋螺距。对于掘进直径为8 m的两级螺旋式刀盘，建议其最优结构形式和参数为：面、背部出渣口同位且有前后螺旋，后螺旋螺距0.85 m，一级刀盘背部出渣口长0.9 m，一/二级刀盘直径比不大于0.55，刀盘转速不大于6 r/min。     

基于VW-PCA的盾构刀盘驱动液压系统故障诊断

为提高盾构刀盘液压系统故障诊断的快速性和准确性,引入权值向量来改进传统主元分析法（PCA）,并推导变量加权主元分析法（VW-PCA）公式。通过AMESim仿真软件建立6 450 mm土压平衡盾构刀盘驱动液压系统模型,选取12个测试变量,模拟仿真6种故障状态; 运用仿真故障数据得到每一类故障的加权向量,建立变量加权主元分析模型（VW-PCA）,并使用该模型对测试故障样本进行研究。结果表明： 变量加权(VW) 能够增强各系统变量对不同故障类型的贡献程度,变量加权主元模型（VW-PCA）能够显著提高系统诊断的正确率,最大可提高50%以上。     

国内首台双护盾硬岩隧道掘进机进驻青岛地铁2号线

<正>2014年1月3日,国内首台DSUC型双护盾硬岩隧道掘进机(Double Shield Universal Compact TBM,简称DSUC TBM)进驻青岛地铁2号线海安路站施工区段,该TBM掘进机根据青岛地下岩层特点进行了针对性设计。在香港东路与海安路交叉口附近的地铁2号线海安路段施工点,这台双护盾硬岩隧道掘进机正在进行设备安装,直径为6.3 m,质量为850 t,组装完毕后,总长度为     

单护盾TBM管片旋转问题及应对措施

为了解决由于单护盾TBM掘进刀盘扭矩过大或盾体姿态发生偏差时,管片在掘进过程中产生旋转,造成管片安装精度、外观质量及运输效率受到影响等问题,结合单护盾TBM在软岩地层掘进条件下,分析管片旋转产生的原因,针对刀盘等设备的结构进行设计改进、优化掘进参数、优选刀具类型、及时清理刀盘以及必要时采取牺牲管片环缝与纵缝等措施,最终解决了单护盾TBM掘进过程中管片旋转的施工难题。     

关于盾构机刀盘结构强度验算的逆向直接法

根据土压平衡式盾构机辐条式刀盘的工作原理,基于经典结构力学原理,采用逆向思维逻辑,研究提出刀盘结构强度验算的逆向直接法。该方法将盾构机系统施加于刀盘结构上的推力和扭矩的作用点视为刀盘结构的支承点,将掌子面上岩土抵抗刀盘推进和旋削的反作用力视为施加于刀盘结构的外载荷;在此基础上,将刀盘的格栅梁结构整体模型等效地离散化为具有不同约束条件的若干种梁系结构计算模型,以此作为验算刀盘结构的抗推力和抗扭矩强度的计算模型;采用经典结构力学的方法求解模型,完成刀盘结构强度验算。该方法在我国最大直径的土压平衡式盾构机的设计、制造和使用的实践中经受了考验,证明了该方法的实用性、先进性和创造性。     

Φ6340土压平衡C型循构设计思想及其先进性

盾构设计的合理性和科学性是盾构设备安全可靠的高效施工的基础，文章通过和以往盾构设计的比较，突出了Φ6340土压平衡C型盾构设计思想的先进性，着重对刀盘、推进油缸、管片拼装机和螺旋输送机进行了详细论述。     

高黎贡山隧道破碎地层TBM施工技术与应对方法研究

为解决大瑞铁路高黎贡山隧道出口段岩石破碎地质影响TBM施工的问题,针对掌子面前方破碎围岩,提出掌子面前方化学灌浆加固、小导洞开挖及超前管棚等方法联合帮助TBM脱困,同时提出护盾向前延伸、刮渣口限粒板加密的TBM设备改进应对方法; 针对破碎围岩露出护盾后易塌落问题,提出隧道顶部加强初期支护和化学灌浆、隧道腰部立模灌浆、隧道底部机械化清渣的应对方法。现场实践表明： 采用上述方法,有效降低了TBM在破碎地层掘进刀盘被卡的风险,即使刀盘被卡也能在可控的时间内及时脱困; 同时还有效提高了TBM通过破碎地层的施工速度。     

长距离掘进软弱围岩的TBM刀盘扩挖技术

为解决全断面岩石隧道掘进机（TBM）在软弱围岩地层的适应性问题,应对由于围岩收敛变形导致的卡机和支护被破坏的风险,基于高黎贡山隧道TBM施工项目,从TBM装备角度提出了针对性设计方案。通过对比现有的TBM刀盘扩挖技术,提出边缘滚刀外移和预留扩挖刀箱组合设计方案,并结合一套同步抬升油缸系统和中间导向柱实现了刀盘的抬升扩挖设计。通过上述研究,使刀盘半径方向扩挖量达到100 mm,避免由于隧道底部扩挖导致的主机“栽头”现象,实现TBM在软弱围岩地质条件的长距离扩挖掘进。