盾构刀具布置对滚刀破岩效能影响

针对硬岩地层滚刀磨损严重的问题,采用数据回归的方法,以某工程硬岩段盾构滚刀磨损数据和刀盘布置参数为对象,分析在地质类同、滚刀磨损量相同的条件下,不同滚刀破岩量变化趋势,深入研究滚刀安装半径及刀间距对滚刀破岩效能的影响,根据分析结果为类似地层盾构合理刀盘设计提供参考。     

硬岩地层盾构刀盘设计研究

以南京地铁四号线花园路站一锁金村站盾构区间施工为背景,根据闪长岩硬岩地层避免盾构刀具磨损和偏磨严重、保护刀盘面板、提高硬岩地层推进速度为需求研制改进出盾构刀盘滚刀布置及设计的新方法。从科学的角度采用对硬岩地层推进时盾构刀盘进行受力分析,对施工过程中滚刀磨损及受力进行控制。     

贯入度与刀间距对TBM滚刀破岩推力的影响

针对目前盾构机在硬岩地层施工中经常遇到刀具选型、掘进速度慢及参数设定不确定等难题,本文以施工现场高硬度凝灰岩为岩样,进行了推力与贯入度和刀间距与破岩推力的试验。研究盾构两种常规滚刀的刀间距、掘进转速及贯入度的关系,为类似硬岩盾构施工提供试验基础和参考。     

苏埃通道工程软硬不均地层盾构掘进参数模拟试验研究

针对汕头苏埃通道工程盾构需在主航道下方通过上下差异性极大的软硬不均地层时所面临的掘进参数选取难题,采用工程现场的岩样开展软硬不均地层盾构掘进参数模拟试验,获取了软硬不均地层条件下贯入度、刀间距与破岩推力、扭矩、破岩效果的关系。试验结果表明,目前盾构刀盘采用的刀间距(90,100,120mm)均能够有效破岩,若采用17in盘形滚刀将存在滚刀超载风险,应采用19in滚刀或采用高承载力的滚刀轴承。     

上软下硬地层盾构机滚刀磨损特性研究

以广州地铁某盾构区间为工程背景,结合上软下硬地层的强度特性,提出了硬地层所占面积与掌子面面积之比来评估上软下硬地层中地层分布情况的方法,确定硬地层对开挖面强度特性的影响。根据地层特性和分布情况,提出了适应不同均一地层的刀盘合理转速以及适用于上软下硬地层的刀盘设计转速。通过监测盾构机掘进过程中的刀盘扭矩变化,提出根据刀盘扭矩变化幅度制定刀盘转速调整时机的预警机制,实现刀盘转速提前调整。结合实际应用效果,上软下硬地层会使盾构滚刀产生过快磨损,超前调整刀盘转速可有效降低滚刀受冲击荷载的影响,延长滚刀正常工作时的掘进距离,显著提高上软下硬地层中盾构施工效率。     

大直径泥水盾构常压可更换滚刀非正常磨损成因分析及应对措施

为明确大直径泥水盾构常压可更换滚刀非正常磨损的成因,解决大直径泥水盾构在复合地层中掘进时滚刀非正常磨损的问题,以武汉地铁某越江隧道工程为研究背景,总结了该工程盾构在上软下岩复合地层中掘进时滚刀非正常磨损类型,基于工程基本情况,分析了造成滚刀非正常磨损的原因。从滚刀的设计装配及选型、滚刀的配置及安装工艺、盾构施工参数3个方面提出了具体的改进措施,后期施工表明:采取的措施可有效延长滚刀使用寿命,改进效果十分显著。     

盾构滚刀刀圈在中硬岩地层中的针对性措施分析

针对滚刀在中硬岩地层中掘进时，刀圈作为直接接触掌子面的零件，经常出现崩刃、断裂、不耐磨等过早失效的问题，通过对刀圈轮廓尺寸和刀圈刃形采取针对性措施的分析，希望能够在延长滚刀刀圈使用寿命方面提供可行的依据和参考，从而达到提高破岩效率、减少滚刀更换频次的目的。     

采用正交试验优化分析极硬岩隧道滚刀刃形

滚刀的破岩效率是影响隧道掘进机掘进进度的关键因素。依托深圳地铁极硬岩掘进工程,研究极难掘进的致密花岗岩地层滚刀刃形破岩效果。通过正交试验分析滚刀各相关参数试验,确定在极硬岩地层中滚刀刃形尺寸对硬岩掘进效率有较大影响,得到了施工掘进参数和刃形参数对掘进效率影响的权重,为硬岩地层刀具的选型提供参考。     

软硬复合地层中盾构掘进刀盘受力分析与计算

针对广州地区典型软硬复合地层的工程地质特点,将其在盾构掘进断面内的地层简化为上软下硬的二元地层结构,基于盘形滚刀破岩受力计算Rostami公式,建立起盾构机刀盘受力的计算方法。该方法可以计算盾构机在复合地层掘进过程中的刀盘有效推力、有效扭矩、倾覆力矩和不平衡力及它们的变化情况,并以广州地铁3号线天华区间的盾构隧道掘进施工为例,对刀盘受力进行了计算,从力学角度对软硬复合地层中盾构姿态难控制、刀具易磨损等作出解释。     

复合地层中盾构刀具磨损超前控制研究

通过分析国内土压平衡式盾构隧道典型工程案例,对上软下硬地层近年来的施工问题和采取的主要措施统计分析,总结出土压平衡盾构在上软下硬地层中施工关键问题及其规律.结合地层特性,针对滚刀磨损问题,提出评估上软下硬地层分布情况及盾构施工地质适应性问题的方法;同时,对盾构机掘进过程中的盾构推力、刀盘扭矩、贯入度变化监测统计,通过比...     

复合地层TBM滚刀破岩性能离散元数值试验

全断面岩石掘进机(TBM)因其安全性好、掘进速度快、机械化程度高等优点,已被引入煤矿岩石巷道掘进施工中。煤矿地质条件复杂,复合地层对全断面岩石掘进机掘进效率的影响不容忽视。为了探究煤系复合地层对滚刀破岩效率的影响,建立了滚刀和岩石的颗粒流离散单元模型,开展TBM滚刀的贯入度数值实验。研究结果表明:在相同破岩情况下复合地层破坏的范围小,在滚刀破岩的过程中不易形成贯通区。两种地层裂纹数目随着贯入度变化的规律大致相同。滚刀在相同破岩情况下复合地层所需要的滚刀法向力要大于单一地层硬岩所需要的。单一地层滚刀破岩最优贯入度约为4mm,复合地层滚刀破岩最优贯入度约为9mm。     

盾构掘进富水硬岩地层管片上浮控制

盾构掘进富水硬岩地层管片上浮事故时常发生,严重影响盾构隧道质量和安全.通过以某地铁工程盾构隧道在富水硬岩段地层中掘进管片上浮控制为背景,首先,分析了富水硬岩地层盾构隧道管片上浮影响因素和成因机制,结合工程经验及本工程实际提出了管片上浮的预控措施;其次,采用ABAQUS仿真软件对本工程管片上浮进行模拟,在此基础上对管片上...     

泥(砂)岩地层中盾构掘进参数变化与滚刀磨损程度的关联性探究

结合广州某电力隧道盾构施工过程,针对在泥(砂)岩地层中盾构滚刀异常磨损的识别和预判进行了探讨。在分析刀具运行机理的基础上,结合现场大量施工数据资料进行分析研究,得出盾构掘进参数在滚刀异常磨损前后的变化规律,对指导盾构安全掘进和及时检查更换刀具具有一定的帮助和指导意义。     

基于HJC模型的盾构滚刀破岩能力研究及应用

为探明适用于济南地区不同地层条件下的盾构滚刀,文中基于HJC模型采用LS-DYNA对济南地铁R2线某盾构区间所选用的两种滚刀进行了动力学分析.结果表明刃宽为25mm的平刃滚刀适用于贯入度较大的施工条件,刃宽为22mm的圆刃滚刀在小贯入度情况下破岩效率更高.     

南京复杂地层中盾构掘进地表沉降实测数据分析

通过现场实测数据,分析了南京至高淳城际快速轨道工程TA04标段3号盾构井—胜太路站区间隧道不同埋深、地质及施工参数条件下,盾构施工对地表沉降的影响规律。实测结果表明:盾构在上软下硬复合地层施工时地表沉降值显著大于在全断面硬岩地层施工工况,土舱压力对上软下硬复合地层开挖面稳定影响较大;全断面硬岩地层盾构施工引起的地表沉降值几乎不受埋深、土舱压力及同步注浆等变化的影响。结合施工过程中刀具磨损、开挖面结泥饼等施工难点,提出了根据硬岩与上软下硬复合地质条件盾构施工分别采取欠压推进和保压推进等技术措施,取得了良好效果。     

复合地层中盾构滚刀磨损实用预测方法及应用

盾构机在复合地层掘进过程中常因刀具磨损量过大而产生掘进工效降低和刀具失效等问题。依托深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀磨损数据,根据Rabinowicz磨粒磨损计算模型提出了一种滚刀磨损量实用预测方法。该方法结合滑移率计算公式和刀盘扭矩、刀盘推力得到滚刀滑动距离,通过科罗拉多矿业学院模型(CSM模型)、岩石强度参数和滚刀贯入深度确定接触面法向荷载,根据滚刀设计参数确定其材料强度。通过确定影响滚刀磨损量的三个主要因素(滑动距离、接触面法向荷载和材料强度),推导出了考虑盾构滚刀磨损体积计算公式,并采用深圳地铁13号线白应区间复合地层段滚刀实测磨损量与磨损量预测值进行对比验证。结果表明:实测磨损量与预测较为吻合,验证了所提出的滚刀磨损量预测方法的合理性,研究成果可为复合地层中盾构滚刀磨损量预测和换刀时机的确定提供理论依据。     

硬岩地层顶管施工技术探讨

在硬岩地层进行顶管施工与普通顶管具有明显不同的特点。文章探讨了硬岩地层顶管施工时对刀盘的滚刀切削间距的合理布置以及对岩块的二次破碎结构方式,通过工程实例介绍了采用预纠式的轴线控制方法穿越软硬不均岩层、在确保排渣泥浆的粘稠度条件下控制排渣量等硬岩地层顶管施工方法,希望为硬岩地层顶管施工技术的推广应用提供参考和借鉴。     

浅谈隧道施工中TBM滚刀失效及刀具管理

通过全断面硬岩掘进机在新疆大坂隧洞工程中的运用,对TBM滚刀失效形式进行了分类,分析了TBM滚刀失效的影响因素,提出了加强刀具的管理、建立信息化管理系统,对有效利用刀具、降低施工成本、提高掘进效率具有重要的意义。     

软硬不均地层盾构滚刀受力特性研究

针对软硬不均地层条件下,盾构刀具异常损坏严重的问题,基于理论分析,结合开展滚刀软硬不均地层破岩机理实验的方法,探索软硬不均地层条件下滚刀受力特性。从刀具受力变化规律入手,以优化刀具受力状态为目标,从定性的角度,指导软硬不均地层条件下盾构刀盘转速、推进速度等参数的选择,以提高刀具使用寿命,减少刀具因受力冲击而造成的异常损坏。     

上软下硬灰岩地层盾构刀具崩裂原因分析

通过对盾构机在上软下硬灰岩地层掘进滚刀出现较多崩裂的工程实例阐述,对刀具损坏原因进行了分析,寻找对策,以期指导今后在灰岩地层施工中盾构机刀盘刀具选择、配置及盾构的掘进。