砂卵石地层微型土压平衡盾构机刀盘刀具布置方法研究

《砂卵石地层微型土压平衡盾构机刀盘刀具布置方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、砂卵石地层微型土压平衡盾构机刀盘刀具布置方法研究聂瑞1赵海峰2王学科1王世杰11.沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870；2.北方重工集团全断面掘进机国家重点实验室，辽宁沈阳110141摘要：刀盘是微型土压平衡盾构机的关键部件，刀盘刀具类型、数量及合理布置决定着盾构设备的破岩能力，直接影响刀具使用寿命、盾构设备的掘进速度和掘进距离。本文根据北京某砂卵石地层的地质特点，确定了刀盘刀具的选型与选材；依据刀具磨损的等寿命原则和阿基米德螺旋线布置方法确定了主切削刀和先行刀的布置曲线与刀具数量。直径为3m的

2、微型土压平衡盾构机，在砂卵石地层中，刀盘布置主切削刀数量为38把，先行刀数量为15把，先行刀超前主切削刀的超前量为30mm。通过ANSYS软件对刀盘的力学性能进行了分析，结果表明刀盘受力与变形状况良好，满足设计要求。关键词：微型盾构机、土压平衡、刀具布置、刀盘、ANSYSResearchonCuttingToolLayoutMethodofMicro-EPBMinSandyGravelStratumNIERui1ZHAOHaifeng2WANGShijie1WANGXueke1(1.SchoolofMec

3、hanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China；2.StateKeyLaboratoryofWholeSection，theNorthHeavyIndustriesMachine，Shenyang110141，China)Abstract:Asthekeypartsofmicro-EPBM，cutterconfigurationdeterminestherock-breakingcapacityandimpact

4、stheservicelife、drivingspeedanddiggingdistanceofEPBM.AccordingtothegeologicalcharacteristicsofthesandypebblestratuminBeijing，thetypeselectionandmaterialselectionoftoolsweredetermined；Accordingtotheequal-lifeprincipleoftoolwearandArchimedesspirallayouttheo

5、ry，thelayoutcurveandthenumberofmaincuttersandfirstcuttersweredetermined.Themicro-EPBM，insandypebblestratum，needs38maincuttersand15firstcutters，thefirstcutters30millimeteraheadthemaincutters.MechanicalpropertiesofthecutterheadwasanalyzedthroughtheANSYS，the

6、resultshowsthattheforceanddeformationofthecutterareingoodcondition，meetthedesignrequirements.Keywords:Micro-EPBMEarthpressurebalanceCutterconfigurationCutterheadANSYS0前言当今城市地铁发达，地下管线密集，对地下管道的挖掘施工要求很高，促使着盾构设备朝着微型化的方向发展。行业内通常把直径小于3m的盾构机称为微型盾构机，其施工基地紧凑，开挖直径小

7、，可满足长距离、任意半径施工要求。同时还能平衡地下水、土压力，控制地表隆起和沉降，并可以实现曲线半径为10m的锐曲线施工[1]，能够有效地利用城市狭窄的空间。盾构机的选型取决于地质条件，土压平衡盾构机能满足砂卵石地层隧道施工的需要[2]。刀盘是土压平衡盾构机的关键部件，刀盘的开口率影响出土率和刀盘前后的压差，合适的刀盘开口率有助于保持掘进工作面的稳定性[3-5]；刀盘刀具类型、数量及合理布置决定着盾构设备的破岩能力，直接影响刀具使用寿命、盾构设备的掘进速度和掘进距离[6-8]。目前国内很多学者对盾构机刀盘

8、的设计进行了大量的研究，但是对微型盾构机刀盘的研究甚少。国内厂家生产的微型刀盘一般会将大中型刀盘等比例缩小，这样设计出的刀盘其选择的刀具类型、数量及布置方法并不合理，而且缺乏对地质状况的分析，不利于整个盾构工程的安全性、经济性和工作效率，因此，对微型土压平衡盾构机刀具选择与布置的研究具有十分重要的理论和实践意义。本文结合北京某地段的地貌特征，重点在刀具的选择、布置等方面进行了系统的研究，以得到一些对微型土压平衡盾构机刀盘设计有