复杂多变地层泥水盾构排浆管路振动特性分析

泥浆环流系统是泥水盾构的重要组成部分,渣石与泥浆通过排浆管路泵送至地面泥水分离工厂实现固液分离。湍流脉动、大粒径岩渣碰撞等所致激励容易诱发排浆管路剧烈振动,导致接头频繁漏浆,严重影响施工进度。以北京市南水北调团九二期二标泥水盾构工程为背景,对泥浆环流、黏土地层、上软下硬地层和全断面硬岩地层掘进过程中排浆管路振动进行现场实测,以实测数据为基础,对不同地层条件下排浆管路3 个方向振动的时域和频域特性进行分析,论述管路振动的诱发机理和变化趋势,相关结论可为类似工程环流管路的设计提供依据。关键词：     

滚刀滑移状态下的受力与磨损仿真分析

为探究滚刀滑移状态下破岩的受力与磨损的变化规律,基于离散单元法,建立了同时考虑滚刀自转和绕刀盘公转的滚动圆周切割模型。定义了一个滑移率参数η用于描述滚刀的滑移状态,对不同滑移率工况下滚刀破岩受力和磨损进行了对比分析,并结合工程实例对数值仿真结论进行了验证,结果表明:数值仿真中垂直力FV和滚动力FR在CSM模型计算值附近波动,两者较为吻合,表明了本文模型的合理性。数值仿真结果表明,随着滑移率η的增大,垂直力FV呈轻微减小趋势,滚动力FR明显变大,从滚动破岩到滑动破岩,垂直力FV降幅为23.6%,滚动力FR增幅达83.7%,滑动破岩将导致滚刀偏磨。工程实测数据表明,刀盘上大量滚刀处于正常磨损状态时,主要表现为推力增大。大量滚刀处于偏磨状态时,主要表现为扭矩增大,其中偏磨滚刀占比19.05%和28.57%时,扭矩增幅分别为55.85%和261.51%。滚刀正常磨损和偏磨均大量存在时,表现为扭矩推力同步增大,其中偏磨滚刀占比21.43%时,扭矩增幅为80.89%。数值仿真和实测数据表现出较高的一致性。综合4次开仓换刀结果,可将刀盘扭矩增幅超过50%作为判定大量滚刀发生偏磨的重要依据。