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敞开式与土压平衡双模式盾构适应性评价体系研究
| 论文题名： | 敞开式与土压平衡双模式盾构适应性评价体系研究 |
| 关键词： | 隧道施工;双模式盾构;敞开式TBM法;土压平衡;适应性评价 |
| 摘要： | 为解决同一隧道施工过程中硬岩、上软下硬、软岩交替出现的问题，兼具敞开式TBM与土压平衡的双模式盾构机应运而生，其因设备利用率高、地质适应性广、施工成本低的特点逐渐得到推广使用。但双模式盾构在运用中也会遇到与实际需求不匹配的问题，因此建立敞开式与土压平衡双模式盾构适应性评价体系是必要的。本文总结出双模式盾构适应性影响因素，评价指标权重的确定采用层次分析法，采用模糊数学法建立影响指标隶属函数，运用模糊综合评价法建立了敞开式与土压平衡双模式盾构适应性评价体系。论文主要研究工作与取得成果如下。 （1）对敞开式与土压平衡双模式盾构的适应性评价影响因素进行分析总结，把盾构设计、盾构参数、地质水文、施工安全、施工效率5个方面的20个影响因素作为双模式盾构的适应性评价的初步指标。 （2）比较多种适应性评价方法优缺点，确定建立敞开式与土压平衡双模式盾构适应性评价体系采用模糊综合评价方法，影响指标权重的确定采用层次分析法,影响指标隶属函数的确定运用模糊数学法。 （3）根据层次性原则构建双模式盾构适应性评价体系的层次，目标层即为敞开式与土压平衡双模式盾构适应性，准则层为影响因素的5个方面，指标层为20个影响因素，根据影响因素权重总排序依次为:复合地层、断层破碎带、地表沉降、土舱压力、刀具布置、隧道埋深、围岩强度等级、刀盘总推力、刀盘转速、刀具磨损、刀盘开口率、围岩变形、隧道涌水量、刀盘扭矩、模式选择、刀盘结构、参数使用、推进速度、有害气体、模式转换，为消除权重较小指标的负面影响，需将排序后6位的影响因素剔除再确定隶属函数。 （4）对敞开式与土压平衡双模式盾构适应性评价体系建立方法进行总结，具体为:①确定影响因素，对影响因素进行归类说明。②建立评价体系的研究对象为目标层，根据相同特质将影响因素归为同类准则层，将影响因素作为评价体系中的指标层。③运用层次分析法确定各准则权重，确定指标在对应准则层中的权重，采用相同方法得出评价指标在目标层中的权重，根据总排序剔除权值较小的评价指标。④筛选完的评价指标，采用模糊数学方法构建隶属函数。⑤运用模糊综合评价法，依据隶属函数确定各评价指标[0,1]参数，并与指标权重进行矩阵计算,在加权后得到最终的适应度跟适应性评价等级。 (5)对青岛地铁8号线鞍山区间双模式盾构的TBM段和盾构段进行适应性评价。TBM段的适应度D1=0.89462,适应性为“强适应”，盾构段的适应度D2=0.65885,适应性为“基本适应”，适应性较低主要与围岩强度、参数使用、土舱压力、刀具使用等相关。 |
| 作者： | 孙宝杰 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 王旭春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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