变螺距螺旋输送机的土塞承压研究

在实际隧道工程中,大直径螺旋输送机的防喷涌能力较低,当盾构通过水土压力较大的区段时,喷涌现象时有发生。基于此,文章建立螺旋输送机土塞承压模型对土塞承压能力进行分析,并以成都地铁施工的某型盾构大直径螺旋输送机为模型参考,通过改变其螺旋叶片的螺距,采用离散元仿真方法分别对变螺距、等螺距情况下的螺旋输送机碴土运输过程进行仿真分析。结果表明:土体在土塞段的运动速度相对于进土段轴向速度降低约15.1%,总速度降低约6.7%;变螺距土塞段能形成良好的土塞,对螺旋叶片进行变螺距设计可作为盾构掘进过程中防止喷涌的新手段;变螺距设计使得土塞段的磨损量增大,螺旋轴受力增加约20～40 kN,启动扭矩增加约21.5%,峰值扭矩增加约28.6%,因此需提高变螺距螺旋输送机的螺旋叶片强度和输出扭矩。