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砂卵石地层盾构刀盘与土体相互作用研究
| 论文题名： | 砂卵石地层盾构刀盘与土体相互作用研究 |
| 关键词： | 砂卵石地层;盾构掘进;开挖面稳定;盾构刀盘磨损;刀具磨损;泥浆泡沫 |
| 摘要： | 基于砂卵石地层盾构掘进的理论分析、现场试验及测试，对盾构刀盘与土体相互作用进行了研究，解决的主要问题及结论如下： (1)砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，地层反应灵敏，渗透性强，开挖面不稳定，容易产生坍塌；砂卵石颗粒的塑流性极差，土压平衡不易控制，而且土渣向外排出也较困难；盾构在砂卵石地层下掘进，刀盘、刀具极易严重磨损，需要对砂卵石地层进行塑流性改良。需要向开挖面注入添加剂，改良开挖面土体，以增强开挖面的稳定性。 (2)根据管理基准值和位移变化速率对每一测点的监测值进行分析，综合判断结构和建筑物的安全状况，将分析结果及时反馈，改进了施工方法和工程技术措施，保证了安全快速施工。 (3)砂卵石地层条件下，辐条式刀盘或幅板式刀盘是最适宜的刀盘型式，刀具配置应注意采用主、副切削刀，配置先行刀，控制刀具超前量，并对易磨损部位刀具进行硬化。 (4)刀具磨损主要与切削轨迹有关。外侧刀具磨损量比内侧刀具的大，内侧刀具的平均磨损系数大于外侧的。先行刀的磨损量和磨损系数一般比切削刀要大。砂卵石地层容易发生刀具缺损和崩刃现象，特别是切削刀发生这类现象的几率更大。 (5)摸索出了砂卵石地层条件下减轻刀具磨损的措施：选择合适的添加剂改良材料来改善土体的流塑性；适当调整掘进速度及转速以减小刀具与砂卵石的撞击磨损；适时交替使用刀盘正、反转，并尽可能使正、反方向切削刀的切削长度相同；在自立性好的地段可以适当减压以使土体不致过于密实。 (6)工程实践表明，适于砂卵石地层的添加剂主要为泥浆和泡沫。通过室内试验和现场应用试验，适宜的泥浆注入量为15％，泡沫注入量为35％。二者应配合使用，单独加泥浆和单独加泡沫效果都不理想。 (7)利用泡沫优良的润滑性能，改善了土体粒状构造，同时吸附在颗粒之间的气泡可以减少土体颗粒与刀盘系统的直接摩擦，能够防止切削土砂粘附在刀盘及螺旋输送机内，避免闭塞现象，减轻机械负荷，降低刀盘扭矩，大大降低了刀具的磨损，减少了换刀次数，提高了掘进速度。 |
| 作者： | 宋克志 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 卢耀如 |
| 授予学位： | 博士后 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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