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全断面掘进机注浆系统工作原理分析及仿真研究
| 论文题名： | 全断面掘进机注浆系统工作原理分析及仿真研究 |
| 关键词： | 注浆系统;Fluent模块;流体动力学仿真;全断面掘进机 |
| 摘要： | 随着我国社会经济快速发展，快速的工业化和人口的高度城市集中化趋势已不可阻挡，对交通的要求也越来越高。为缓解或从根本上解决人口增长对城市环境的压力和威胁，解决交通问题，修建各种铁路隧道、和地下构筑物在我国呈急剧增长的趋势。然而随着城市规模的扩大，越来越多的地铁隧道需要穿越大量建筑物、地下管线，以及各类复杂地层。而盾构法施工具有对周围环境影响小、自动化高、施工快速、优质高效、安全环保等优点，随着其技术的发展、成熟，盾构法施工越来越受到重视和青睐，使得作为盾构法施工专用工程机械的全断面掘进机的研究也受到了越来越多的重视。而同步注浆技术是盾构工法中必不可少的关键性辅助工法，是控制地面沉降的关键。如果注浆过程中发生漏浆，地面的沉降必定增大，从而引起地面沉降、隧道扭曲、隧道超限。故此，如何控制整个注浆过程的顺利实施，需要我们去认真的研究。 随着科学技术的发展，计算机软件的功能越来越完善，在计算机上对实际问题进行仿真分析研究已成为一种必然趋势。而在仿真分析中，有限元分析是一种实用性非常强的方法。本文利用专业性很强的有限元分析软件ansys12.0软件中的Fluent模块，对EPB（Earth Pressure Balance）Φ6.28m土压平衡式全断面掘进机在沈阳市某隧道施工工况中的注浆过程进行了流体动力学仿真分析。 本文首先介绍了全断面掘进机盾尾同步注浆的工作原理及主要影响参数，其中包括施工参数和结构参数。前者主要有注浆压力、注浆时间、注浆量以及浆液的粘度，后者主要有注浆点的数目和注浆管的直径。 其次利用理论公式对注浆过程的各参数进行变化并且进行了计算，并对计算得到的数据结果进行了对比研究，建立了变化趋势曲线，以便为后面的仿真分析结果作对比。 本文最后利用计算机，在Fluent界面中，采用流体体积函数(VOF)多相流模型，以及k—ε两方程湍流模型，对注浆过程中浆液对盾尾间隙的填充过程进行了仿真分析。通过改变前面介绍的注浆施工参数和注浆系统结构参数，进行了大量的仿真分析来得到不同的仿真结果，从而找出各参数对注浆结果的影响程度和影响趋势。从各参数对注浆过程的影响趋势中，找出在本文所研究的工况条件下，各参数的最佳值。 |
| 作者： | 杨宇翔 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 巩亚东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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