原文传递
基于地层变异的盾构刀具磨损风险分析及其预测模型研究
| 论文题名： | 基于地层变异的盾构刀具磨损风险分析及其预测模型研究 |
| 关键词： | 隧道工程;盾构机;刀具磨损;风险分析;预测模型 |
| 摘要： | 随着我国经济的快速发展，长距离大直径盾构隧道的建设项目与日俱增。盾构技术不仅在比较均匀、单一的土层中得到了广泛应用，在各种软硬交替的复合地层中也得到应用。在盾构施工中，经常出现盾构刀具严重磨损的问题，目前针对与地层变异有关的盾构刀具磨损的理论分析与预测模型研究较少。本文通过分析刀具的磨损原因及机理，研究了隧道开挖面地层的变异性，建立了考虑地层变异特性的盾构刀具磨损预测模型。论文主要研究内容及成果如下： (1)复合式盾构刀盘与刀具失效的风险分析。系统地总结和分析复合式盾构刀具磨损情况，对滚刀和切削刀具的磨损进行分类；在收集国内外盾构刀盘、刀具失效案例的基础上，采用事故树方法，对复合式盾构刀盘刀具的失效风险进行研究，得到盾构刀盘刀具失效的关键性风险影响因素。 (2)盾构刀盘与刀具工作原理及组合设计的理论分析。通过对国内外隧道工程使用的盾构刀盘型式统计分析，对盾构刀盘面板和辐条的布置类型进行了归类；根据刀具的工作原理，对不同地层的刀盘刀具组合配置及刀具布置规律开展了研究，推导了不同工程实例中盾构刀具螺旋线布置的计算公式；分析了盾构刀具组合配置的地层适应性风险，并总结了国内典型区域隧道施工选用的盾构型式及刀具配置。 (3)地层变异规律及其预测风险分级研究。采用地质统计学方法，研究隧道开挖面地层的空间变异性，得到地层变异函数理论模型；利用周边地质钻孔信息进行Kriging估值，获得隧道断面地层的分布信息；对Kriging预测结果进行误差分析与风险分级，并采用工程实例应用与验证。 (4)特殊地层变异规律及勘探网最优布置研究。采用地质统计学方法，针对特殊的隧道断面地层(如含有夹层、不连续地层及复合地层)的空间变异性进行预测研究；通过对工程初详勘钻孔资料的地层变异性分析，提出了根据估计方差来合理确定最优的勘探网度和补充地质钻孔的孔位布置方法。 (5)复合地层盾构掘进施工刀具磨损预测模型研究。通过对国内外学者研究成果的综合分析，提出岩土体耐磨性是影响盾构刀具磨损失效的关键性指标，并利用数值计算方法对刀具的磨损机理及状态进行了微观模拟与分析；结合隧道横断面地层分布形式的变异分区，提出了考虑隧道纵横向地层变异的盾构刀具磨损预测模型，并加以工程应用。 最后，对论文研究中存在的不足和进一步工作的方向进行了简要的讨论。 |
| 作者： | 闫玉茹 |
| 专业： | 隧道及地下建筑工程 |
| 导师： | 黄宏伟;胡群芳 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
