盾构推进系统突变载荷顺应特性研究

针对盾构掘进过程中地质复杂多变、易出现大偏载及突变载荷的情况,提出了盾构推进系统顺应性概念及其评价指标,并基于对推进系统的参数化分析建立了顺应性计算模型,以某国产3.2 m盾构实验样机为例计算了推进系统顺应性. 在Matlab/Simulink仿真环境中,根据顺应性模型对调速溢流模式、减压大分区溢流模式、减压小分区溢流模式、减压主路溢流模式4种不同型式盾构推进系统进行了顺应性计算.为了验证盾构推进系统顺应效果,以某地铁工程遇到的实际负载为标准对4种盾构推进系统进行了顺应性效果评价分析.顺应性计算结果和顺应效果评价均表明：在同一突变载荷下4种不同型式盾构推进系统顺应性存在较大差别,顺应性与推进系统溢流元件、分区方式、工作参数、管道布置有关.推进液压系统顺应性可以作为衡量盾构承受外界突变载荷能力的指标,为新一代盾构推进系统研发设计提供了顺应性设计原则和优化目标.     

盾构推进液压系统载荷顺应性指标和评价方法

针对盾构在极端地质环境中掘进时推进液压系统易遭受突变载荷的工程问题,提出盾构推进液压系统突变载荷顺应性的定义及其评价指标.描述推进液压系统突变载荷顺应机理,分析油液体积弹性模量、压力阀、管道及蓄能器4个关键因素对系统顺应性的影响规律.基于顺应指标形成面向特定地质环境的推进液压系统载荷顺应性评价方法,定量评价2类现有典型推进液压系统在给定地质条件下的突变载荷顺应性.结果表明,比例调速阀系统较比例减压阀系统具有更好的突变载荷顺应效果,可将顺应性从1.08提高至1.27.顺应性指标及其评价方法为基于顺应性的推进液压系统设计提供理论依据.     

管道特性对盾构推进缸位移影响的数值分析

以海瑞克盾构液压推进系统为研究对象,建立了管道压力波动数学模型,分析了管道特性对液压推进单缸位移传递的影响.基于AMESim软件对系统进行了建模和仿真,讨论了盾构推进液压系统的管道特性及管道结构参数对推进缸位移动态性能的影响.结果表明:管道长度与管道直径是影响推进缸位移与值构纠偏距离的关键因素,管道长度越长、管道直径越小,管道特性在推进缸位移上的体现越明显.     

地铁健康监测PCBN模型的参数相关性分析

对城市盾构地铁结构的健康服役和安全可靠性进行评价时,多局限于静态推理,通过构建PCBN （Pair-Copula Bayes Network）网络结构得到评判指标的多元联合概率分布,实现参数相依性的准确识别和高精度重构。基于3种失效模式对盾构地铁结构节点相关性分析及安全状态评价,充分挖掘监测数据的隐藏信息,表征盾构地铁结构的风险状态。以武汉地铁三号线某空推段为工程背景进行PCBN模型建模。结果表明：PCBN模型得出的地铁安全状态与地铁工程中的实际风险信息非常吻合,体现了构建PCBN网络模型的准确性和实用性。     

EPB6280盾构机推进油缸载荷值的提取与分析

为满足国内近年来对盾构机开发的迫切需要，从疲劳分析与可靠性设计的角度出发，对已有资料中盾构推进油缸压力数据进行了提取，得到了盾构推进油缸的峰值载荷，以及推进油缸压力的载荷时间历程．通过对提取的数据进行压缩处理和计数法统计，得到了推进油缸压力数据的分布规律，为实现EPB6280盾构机推进油缸载荷值数值上的模拟和载荷谱的编制提供了数据基础．     

粉质黏土地层条件下盾构下穿既有隧道变形控制技术探讨

盾构下穿既有隧道施工中的变形控制是确保盾构施工安全的重要保证.以郑州地铁某区间盾构隧道工程为研究背景,分析了盾构施工地层变形的诱发因素,针对粉质黏土地层条件下盾构下穿既有隧道的变形控制问题,提出盾构掘进参数控制法、克泥效法、同步注浆和二次注浆控制相结合的施工控制技术,并结合现场试验结果验证了盾构施工变形控制效果.     

高机动雷达大中型天线高架机构液压系统设计

针对车载大中型雷达天线的载荷特性,以机构高可靠性、安全性为主要设计目标,设计了一种翻转式液压举升系统.经过样机实验,该液压系统可满足设计指标.     

地铁盾构钢套筒接收与旋喷桩端头加固对比分析

地铁区间盾构接收与始发至关重要,以南宁地铁某盾构区间施工的实际工程为例,在施工过程中,对盾构钢套筒接收和旋喷桩端头加固两种技术的施工方式进行了对比分析,结果表明,采用钢套筒接收方式施工效果更佳,工期更短、成本更低.     

基于模糊-证据理论的盾构隧道施工风险综合评价

为解决盾构隧道风险评价不确定性推理与风险决策的问题,提出了基于模糊-证据理论的盾构隧道施工风险综合评价方法.首先,通过风险识别构造盾构隧道施工风险评价指标体系;然后,基于模糊-证据理论建立盾构隧道施工风险综合评价模型,采用梯形模糊数确定指标权重,在考虑风险损失及风险概率基础上,将专家的指标评语转化为Mass函数,并逐步合成指标Mass函数;最后,提出了用区间数贴近度法进行风险决策.该方法成功运用于狮子洋盾构隧道的进出洞施工风险评价,验证了其有效性和实用性.     

海洋水环境质量评价的非线性隶属函数集对分析方法

建立了基于非线性隶属函数的集对分析综合评价方法与系统的评价步骤,给出了针对海洋水环境质量评价相应指标的联系度函数表达式.以渤海湾某工程海域的水环境质量评价为例,检验该方法的可行性,结果表明集对评价法具有简洁和易操作等优点,非线性隶属函数能更好的描述评价指标的等级归属程度,评价结果具有更高的可信度.     

盾构掘进机液压系统参数匹配特性

在分析盾构掘进机的推进系统和刀盘系统的基础上,推导推进系统压力、刀盘系统压力、推进系统净流量与刀盘系统流量之间的关系,通过实验数据验证了推导模型的正确性.分析土舱内土体的流动连续性,得到螺旋输送机流量、刀盘系统流量、推进系统压力与土舱压力之间的1阶微分方程式,提出以推进压力、土舱压力和刀盘转速的实时数据采样值为输入,螺旋输送机转速为输出的基于排土控制的前馈 反馈土压平衡模型.可知,土舱压力是由推进系统压力、刀盘系统流量和螺旋输送机流量多个因素共同决定的.实验表明,前馈 反馈控制模型的控制效果较好.     

盾构掘进机推进力计算模型

为了解决传统基于经验系数的盾构掘进机总推进力计算公式在确定推力时存在随机性的问题,在分析盾构掘进机总推进力的各种影响因素及计算方法的基础上,以直径为6 m的地铁盾构为对象,计算在盾构掘进过程中受到的各种推进阻力,通过对比忽略次要部分,建立盾构推进分项阻力计算模型.利用土压平衡盾构模拟试验台对在黏土和砂土2种土质条件下的计算模型进行验证.结果表明,土压力在推进力计算中发挥关键性作用.为了进一步修正分项阻力计算模型,提出切深率的概念,分析切深率与盾构总推进力之间的关系,确定由土压力与切深率2个重要因素组成的推进力计算模型.     

Motion control of thrust system for shield tunneling machine

The thrust hydraulic system of the prototype shield machine with pressure and flow compound control scheme was introduced. The experimental system integrated with proportional valves for study was designed. Dynamics modeling of multi-cylinder thrust system and synchronous control design were accomplished. The simulation of the synchronization motion control system was completed in AMESim and Matlab/Simulink software environments. The experiment was conducted by means of master/slave PID with dead band compensating flow and conventional PID regulating pressure. The experimental results show that the proposed thrust hydraulic system and its control strategy can meet the requirements of tunneling in motion and posture control for the shield machine, keeping the non-synchronous error within ±3 mm.     

盾构掘进机土压平衡的实现

为了控制地面沉降，减少地表变形，采用电液比例控制技术对盾构掘进机推进液压系统和螺旋输
送机液压系统进行了集成设计.其中推进液压系统采用了比例压力流量复合控制技术，螺旋输送机液压系
统采用了电反馈比例控制技术,在模拟试验台上进行了土压平衡实验分析.结果表明,通过实时控制推进速
度或螺旋输送机转速，对盾构掘进机进行推进控制或排土控制操作，可控制密封仓内土压力在设定范围
内，从而实现土压平衡.     

变转速泵控模拟盾构刀盘驱动系统研究

设计了1.8 m土压平衡(EPB)模拟试验盾构的刀盘驱动液压系统,介绍了该液压驱动系统的工作原理和控制方法,该系统采用了变转速泵控技术.通过统计分类的模式识别方法分析了1.8 m试验盾构的掘进过程,以盾构掘进的场切深指数（FPI）、扭矩切深指数（TPI）构成了掘进土层状况的特征空间,基于土层识别及刀盘驱动功率效能评价建立了盾构刀盘转速专家控制方法.建立该液压驱动系统的AMESim仿真模型,仿真研究了液压系统的效率、开环和闭环调速性能.试验研究表明,该液压系统开环调速性能稳定,但刀盘转速波动较大.     

地铁盾构隧道管片安全状态评价

为准确评价地铁盾构隧道管片安全性,基于对地铁盾构隧道管片结构病害的形成机制分析,从管片变形、渗漏水、裂缝、拱顶脱落、材料劣化5个方面建立评价指标体系,划分管片结构安全状态评价等级,构建未确知测度函数,通过基于熵值改进的G2法确定权重,根据置信度识别准则判断风险等级,并将模型应用于某地铁盾构隧道,对其管片结构进行安全状态评价。研究结果表明：采用未确知测度理论能够准确评价隧道管片的安全等级,结果准确,实用性强。     

Earth pressure balance control for EPB shield

This paper mainly deals with the critical technology of earth pressure balance (EPB) control in shield tunneling. On the assumption that the conditioned soil in the working chamber of the shield is plasticized, a theoretical principle for EPB control is proposed. Dynamic equilibrium of intake volume and discharge volume generated by thrust and discharge is modeled theoretically to simulate the earth pressure variation during excavating. The thrust system and the screw conveyor system for earth pressure cont...     

盾构刀具整体磨损状态识别研究

刀具磨损情况是影响盾构机掘进效率的重要因素,也是决定开仓换刀时间和频率的关键依据。针对盾构掘进过程中刀具整体磨损状态难以判断的问题,统计换刀点每把刀具磨损量与限定磨损量之间的关系,提出了3个磨损状态等级。在推导3种关键掘进参数(推力、扭矩和掘进速度)与单把滚刀切削分力理论关系的基础上,提出一种对掘进参数信号进行小波包分解以识别刀具整体磨损状态的方法。该方法以分解后的信号节点小波包系数标准差组成的特征向量作为磨损识别指标,通过敏感性分析找出对刀具磨损最敏感的节点特征向量,进而通过拟合分析确定磨损状态与磨损识别指标的函数关系。对深圳地铁14号线大运站至宝荷站区间工程实例的分析结果表明,该方法能准确识别盾构刀具的整体磨损状态,其中使用掘进速度信号进行识别的精度最高,推力次之,扭矩最低。该方法在使用中仅需对盾构机自动采集的掘进参数进行处理分析,不需要布置传感器,具有简便易行、成本低和精度高等优点,为及时开仓换刀提供了可靠依据。