灰岩地层盾构针对性设计思考

针对贵阳地区具有全断面硬岩、溶洞、局部破碎岩层等特点的灰岩地层进行分析,为保证盾构法施工的安全性、高效性、低成本以及高程度自动化技术,提出采用加强型刀盘及驱动系统应对硬岩掘进效率问题,采用有效的超前地质预报系统及钻注一体式超前钻机系统应对溶洞地层掘进问题,采用土仓排水系统、综合排污系统、高效排渣系统应对喷涌问题,采用复合式注浆系统应对全断面岩层管片上浮问题等建议,希望对贵阳地区盾构选型具有较好的参考价值。     

基于拓扑优化和Kriging模型的前中盾结构轻量化设计

前中盾是盾构机的重要部件,其结构尺寸大、服役环境复杂,因此,在保证结构强度的前提下进行轻量化设计至关重要。针对某型号泥水平衡盾构机的前中盾,通过拓扑优化和尺寸优化实现轻量化。对现有前中盾结构进行拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果进行二次设计;针对二次设计后的前中盾结构,构建尺寸优化模型,利用正交试验和方差分析筛选出对性能响应（前中盾质量、最大变形和最大应力）影响较大的结构参数作为设计变量,并通过最优拉丁超立方采样和有限元分析获得45组样本点,由此构建设计变量-性能响应隐式关系的Kriging代理模型;通过序列二次规划算法对前中盾尺寸优化模型进行求解获得最优的尺寸参数组合。验证结果表明,前中盾经过拓扑优化和尺寸优化后,质量减小约30 t,降幅达3.1%。     

小直径盾构小曲线转弯设计及转弯模拟试验

对小直径盾构进行针对性设计,包括刀盘仿形开挖设计、铰接区域设计、螺旋输送机前部关节轴承设计和中部支撑装置等;针对小直径盾构小曲线转弯,设计一套小曲线转弯模拟试验平台,并在试验平台上进行模拟转弯试验,验证小直径盾构主机小曲线转弯能力和小曲线掘进的控制精度,指导小直径盾构设计和元器件组装.