基于正交试验的盾构刀具磨损分析

刀具磨损检测是盾构在复合地层施工中的一个重要研究课题。针对在盾构掘进时刀盘外圈刀具的磨损检测问题,采用正交试验法对掘进参数分析刀具磨损的方法进行了改进,建立了刀具磨损量计算的新模型。分析了掘进过程中总推力、刀盘转速、泡沫注入量对刀具磨损量的影响度,并对计算模型进行了显著性检验。最后,利用盾构施工实测数据对该计算模型进行了验证。研究结果表明,该模型计算的刀具磨损的检测结果与实际换刀是吻合的,并且可以对掘进参数的设置进行指导,以提高掘进效率。     

盾构刀盘刀具布置优化算法比较

盾构刀具作为掘进过程中的切削工具,选型与布置影响着盾构的使用性能。结合直径Φ8 810 mm的盾构刀盘实例,将质心分布重合、破岩刀间距、最优切削效率、布刀位置不干涉等约束转化为数学不等式,建立带约束的数学优化模型;确定径向载荷、倾覆力矩最小为目标函数;对比分别采用传统优化算法、标准遗传算法、多目标遗传算法优化计算后刀盘受力情况。研究结果证明采用优化算法优化刀盘刀具布置的可行性。优化后倾覆力矩及径向不平衡力均减小,多目标遗传算法布置方案明显优于另两种优化方案,在今后解决刀具优化布置问题时可作为首选。     

矩形盾构刀盘系统结构设计

在地下管廊建设中,矩形盾构空间利用率高、覆土浅和施工成本低等优点逐渐被人们重视。在对比常见矩形盾构刀盘形式的基础上,提出矩形刀盘设计方案、偏心距计算方法和矩形刀盘阻力矩计算方法,应用此计算参数完成矩形盾构刀盘及主驱动设计。分析刀具寿命,采用有限元法,进行刀盘的流固耦合分析,并对主轴的强度进行校核,验证了设计方案的可行性,以期为矩形盾构刀盘研制工作提供参考。     

和谐利益论视域下的乡村文明家庭建设

盾构刀盘刀具的布置直接关系到刀盘的受力状况、刀具的磨损、大轴承寿命以及高效 稳定的掘进。针对复合型土压平衡盾构刀盘特点研究了切刀及滚刀的布置规律,并对滚刀和切 刀进行了布置优化。在满足刀盘几何要求和力学平衡约束基础上,建立了满足多种约束条件的 滚刀布置优化模型,并采用粒子群多目标优化算法对模型进行求解。从刀盘整体受力出发,并 基于阿基米德螺旋线方法进行切刀布置。最后通过 ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ有限元软件对布置结 果进行仿真分析,验证了该方法布置刀具的合理性和有效性,使优化方案更符合工程实际需要。     

泥水平衡盾构机刀盘泥饼形成机理及防治技术

盾构机在中、强风化岩和粘土地层的掘进过程中,挖掘面的粘性土体受到刀盘的碾压,极易自刀盘中心位置向四周逐步在刀盘面和土仓内壁上形成附着的泥饼,坚硬的泥饼将会把刀盘开口堵塞,严重降低了盾构机掘进能力;泥饼的存在加重盾了构机刀盘和刀具的负荷,常常使掘进参数出现突变,大大降低施工效率;此外,当刀盘泥饼与土仓中隔板的长时间摩擦,会导致中隔板等位置的温度快速升高,从而引起回转中心橡胶密封件性能的下降,威胁盾构施工的安全,本文根据广州轨道交通六号线某标段的盾构施工情况,开展对泥水平衡盾构机泥饼形成机理和处治技术进行研究,取得明显的效果。     

城际铁路大直径土压平衡盾构掘进地层位移控制措施研究

长株潭城际铁路湘江隧道采用大直径土压平衡盾构掘进,刀盘直径9.34m。盾构施工不可避免对地层产生扰动,当扰动引起的地表沉降较大时,将危及地面建(构)筑物的安全。本文针对湘江隧道盾构下穿岳北社区段,通过盾构掘进前期引起较大地表沉降的分析,对施工工艺进行调整,采用注浆工艺对地层进行预加固,采用全土压平衡模式,优化掘进参数,加强渣土管理,调整同步注浆等措施,将地层位移进行了有效控制,确保盾构安全和建筑物的安全。     

基于离散元法的隧道开挖过程动力学分析

基于离散元软件PFC3D建立了土壤盾构离散元三维模型,研究隧道埋深以及振动激励对推进力和扭矩的影响。对土壤模型施加初始应力以模拟隧道埋深,同时对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加主动余弦激振,分析了掘进过程中刀盘在振动激励下的运动方程和受力机理,记录了掘进过程中刀盘推进力及扭矩。结果表明:随隧道埋深增加,刀盘所需推进力以及扭矩会相应增加,其中700 m埋深与300 m埋深相比,推进力相比增加了22.7%,扭矩增加了12.6%;隧道埋深一定的情况下,对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加振动后,刀盘的推进力和扭矩与匀速掘削相比均有所减少,其中对旋转方向施加频率为15 Hz振幅为6.36e-3 rad的振动后,推进力减小了2.08%,扭矩减小了1.2%;对推进方向施加频率为15 Hz振幅为0.318 mm的振动后,推进力减小了1.67%,扭矩减小了3.28%;而且改变振幅后,刀盘受力呈现一定的变化规律,随着推进方向振幅的增加,扭矩呈明显的减小趋势;随着旋转方向的振幅增加,推进力呈减小趋势。隧道的埋深对开挖的推进力和扭矩影响比较大,而对刀盘施加振动可以在一定程度上减小推进力和扭矩。     

超越维度视域下的哲学教科书体系扬弃理路刍议

盾构刀具磨损检测一直是盾构施工过程中的一个难题。在盾构机掘进过程中,无法直接测量刀具的磨损量,这就给刀具的视情换刀带来了巨大的困难。针对盾构施工时的刀具磨损检测,设计了盾构滚刀磨损在线检测系统。其中,下位机采用电涡流传感器对盾构滚刀的磨损进行检测,将电涡流传感器采集到的电信号转换为数字信号后通过串行通信方式与上位机通信;上位机利用C#编程语言开发了盾构滚刀磨损检测软件系统,将下位机采集到的信号进行处理与计算并显示出刀具的磨损量。通过对盾构滚刀磨损的实时测量,从而及时准确地掌握滚刀的磨损状态,为“视情换刀”提供技术支持。     

盾构下穿火车站区域关键施工技术

苏州市轨道交通4号线下穿苏州火车站区域盾构施工风险较高、难度较大。为了保证火车站区域结构物安全及施工顺利进行,施工前对下穿火车站区域结构物、地层特性及土压平衡盾构施工的主要技术进行分析,并结合试验段盾构掘进参数,总结出盾构下穿火车站区域关键施工技术。结果证实有效地保证了构筑物的安全,施工效果良好,尤其是通过理论计算与实践相结合的研究手段总结出相关盾构掘进参数,为苏州地区此类工程施工提供很好的借鉴。     

基于LS DYNA的19英寸盘形滚刀仿真分析与优化

研究盘形滚刀的受力情况,可以为滚刀设计和选型提供理论依据。文章在对滚刀的受力进行理论计算的基础上,利用LS DYNA显示动力学分析软件,对19英寸盘形滚刀刀圈进行仿真分析,得到了19英寸盘形滚刀破岩力曲线、刀圈的应力状态;结合对刀圈受力分析,优化刀圈结构;对比了应用有限元仿真、CSM模型和掘进参数计算的破岩力。结果表明：有限元仿真法可用于19英寸滚刀破岩力计算,优化后的刀圈适应地质条件的要求,为刀圈的针对性设计和选型分析提供科学的参考,具有重要的工程价值。     

盾构的选型及国产化问题

盾构施工技术具有高效、安全、优质的优点,在隧道与地下工程的掘进中得到越来越广泛的应用。盾构机作为盾构法施工的大型专用机械设备,其选型既涉及到地层条件,又涉及到盾构机本身的设计、各部件的配置以及盾构对地层条件的适应性。由于盾构机的造价很高,其选型还必须考虑我国的国情以及施工单位的承受能力。介绍了盾构的种类与组成、盾构选型的原则及盾构施工法的衬砌形式;讨论了盾构机国产化的有关问题。     

全断面掘进机刀具布置方式研究

全断面掘进机刀盘刀具直接与岩土接触，刀盘刀具的布置是影响掘进性能的关键因 素。本文将全断面掘进机刀具布置分为正滚刀布置和边滚刀布置。正滚刀以刀间距合理的原 则出发，阐述了等刀间距布置以及螺旋线布置方式的不同。边滚刀在考虑刀具布置基本原则前 提下，建立多目标多约束的刀具布置优化模型，用遗传算法得到最优解。并以某型刀盘为实例， 验证了该布置方法的可能性。     

盾构滚刀刀圈材料5Cr5MoWVSi热处理工艺及性能研究

为降低盾构施工的换刀频率，提高施工效率，研究了一款新型刀圈材料5Cr5MoWVSi钢及其热处理工艺，通过正交试验法，分析16组不同工艺试块的金相组织、洛氏硬度、冲击韧性及耐磨性能，得出5Cr5MoWVSi钢经1 030℃淬火、540℃3次回火后，综合性能良好，硬度可达58.9 HRC,韧性可达32.4 J/cm~2,该热处理工艺生产的5Cr5MoWVSi钢刀圈适用于复杂多变的硬岩或上软下硬地层。     

Φ0.92 m微型土压平衡盾构机设计与研究

为满足市政管道建设不断增长的需求,提高市政管道施工技术,设计并制造了Φ0.92 m微型土压平衡盾构机。对微型盾构机的总体方案设计进行了介绍与说明,重点分析了液压系统中刀盘驱动系统的功能特性与工作原理,并进行了详细计算与元件选型。设计并编写了微型盾构机的控制与数据采集系统,能够完成对微型盾构机掘进、排土等功能的控制,将传感器采集到的刀盘转速、螺旋机转速、土仓压力等数据实时显示在控制界面上,并将数据进行存储以便进一步分析与研究。     

基于盾构掘进参数的LVQ神经网络地层识别

以苏州4号线2标及2号线东延伸线5标地铁工程为背景，分析了盾构机的掘进参数：千斤顶推力、推进速度、刀盘扭矩、螺旋机转速和同步注浆量在不同地层条件下的变化规律。提出了基于盾构机掘进参数的学习向量量化（Learning Vector Quantization，LVQ）神经网络地层识别方法。建立了以盾构机五个掘进参数作为输入，地层特性编码为输出的数学模型，通过每种地层100组训练样本对模型进行训练，通过57步训练，训练样本误差控制在0.1以内，并用每种地层50组检验样本进行检验，地层总体识别率达到82.7%。     

朱光潜《诗论》的诗学原理建构

通过苏州轨道交通1号线土建I TS 05标塔园路站～滨河路站区间隧道盾构施工，介绍在苏州富水粉砂地层中盾构综合施工技术。施工中，克服了富水砂层下盾构到达加固区水平长度不足的困难，使用了在加固区外再施工一圈止水帷幕桩的地基加固技术，该技术可以使三轴加固土体与止水帷幕桩组合形成一个范围更大的端头地基加固区域，并在盾构到达段掘进中合理使用管片壁后二次注浆和聚氨酯，成功地阻断微承压水在盾构到达时涌出的路径，从而解决了富水砂层下盾构到达施工的涌水、涌砂问题。通过使用,该技术保证了2台盾构安全成功接收，在富水粉砂地层具有适用性广、安全可控等优点。     

紧邻地铁隧道上软下硬地层超深基坑施工变形控制

以紧邻深圳地铁线11号线某超深基坑工程为例,介绍上软下硬地层基坑支护结构施工和开挖过程中采取的变形控制技术,包括双重护槽和三机联动地下连续墙施工技术、坑底破碎带交替双液注浆技术、钢筋混凝土支撑轴力伺服技术等,并通过三维精细化数值模拟与监测数据的对比分析,验证上述施工技术的有效性。在此基础上探讨了基坑内支撑预加轴力影响下最大侧向变形/开挖深度关系曲线,分析其对既有地铁隧道的保护效果。     

基于CNN-BiLSTM的施工初期盾构机掘进速度预测

对盾构机掘进速度的预测可有效指导设备施工和工程的顺利进行。在隧道施工初期数据量较少时，针对掘进速度难以预测的问题，采用迁移学习策略建立盾构机掘进速度预测模型。提出了以TPI、FPI、SE、C 4种混合指标对盾构施工进行聚类分级和判别，降低设备参数和地质信息差异对迁移模型的影响。依托南京长江隧道工程和芜湖过江隧道工程的现场掘进参数进行验证。结果表明，以当前时刻掘进参数作为模型输入，下一时刻掘进速度作为模型输出，建立的基于CNN-BiLSTM的预测模型，可有效提取掘进参数特征，实现掘进速度预测，其预测值可以很好地反映实测数据的变化趋势；与其他3种智能模型对比，该模型在MAE和RMSE上表现最优，验证了模型的优越性和有效性。基于CNN-BiLSTM的预测模型，可有效解决施工初期数据量较少情况下掘进速度预测问题。     

盾构施工引起的地层变形分析

针对地铁盾构施工的地层变形特征，分析引起地层变形的因素和变形机理，介绍地层变形预测分析方法，结合广州地铁具体实例，对地铁盾构隧道施工中地层变形进行了预测和分析，提出了盾构前方的隆陷控制、盾构通过时的沉降、固结沉降的控制等控制地层变形措施。     

基于机器深度学习算法的城际铁路大直径盾构施工地表沉降预测

依托河南新郑机场至郑州南站城际铁路大直径盾构隧道施工实践,应用提出的遗传算法优化BP神经网络模型的机器深度学习算法,研究大直径盾构隧道施工中地表沉降预测规律。在盾构隧道中心线地表选取76个监测点,获取地表最大沉降数据,以前30组数据为训练数据组,对后46个测点地表最大沉降进行动态预测,并和实测值进行比较。结果表明,在46个地表最大沉降预测结果中有38个点的误差绝对值小于2 mm。应用后验差法评价动态预测结果,获得了小误差概率P值为0.87,后验差比值C值为0.59,说明提出的机器深度学习算法能够较好地实现对盾构隧道地表沉降的动态预测。