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弹性接触力学模型及其在盾构刀盘系统载荷研究中应用
| 论文题名： | 弹性接触力学模型及其在盾构刀盘系统载荷研究中应用 |
| 关键词： | 隧道工程建设;盾构法;刀盘系统;弹性接触力学模型;载荷性能;力学特征 |
| 摘要： | 盾构法作为一种在地表以下暗挖隧道的施工方法，以其经济、安全、对环境扰动较小等特点，已成为地下铁路、输运管道等多种隧道工程建设的主要手段。刀盘系统作为盾构核心部件，在掘进过程中始终与土体接触并相互作用，因而在接触界面上相互作用载荷十分复杂，且由于位置特殊，很难直接测量,因此刀盘系统载荷是直接关系到盾构设计和施工效率的关键参数。对于刀盘系统载荷及其与相关参数间影响规律进行研究可以为盾构设计、施工中参数的选取及控制提供有效参考及理论依据。 本文从盾构刀盘载荷平衡的力学基本概念出发，基于弹性接触力学模型对盾构刀盘系统载荷相关问题展开分析。首先推导了平端刚性圆柱型压头与弹性半空间接触模型的载荷、变形及材料参数间关系，讨论了接触面应力，特别是切向应力，在不同状态下的分布规律。在此基础上，着眼于盾构掘进过程中刀盘系统-土体耦合作用界面上载荷和刀盘驱动载荷始终保持平衡的基本特征，将弹性接触力学模型相关结果应用于盾构刀盘载荷问题的研究，紧抓掘进施工中的载荷、地质、掘进位移等关键因素，讨论了刀盘与土体耦合作用界面载荷分布规律，实现了对刀盘系统载荷的预估并确定了其相关影响因素，最后近似分析了各关键参数间影响规律。 本文工作是在对盾构刀盘系统力学特征进行分析与简化的基础上，将遵循相同平衡准则的接触力学模型应用于盾构刀盘系统载荷问题研究，本文提出的盾构掘进简化力学模型得到了相关实验结果及工程实践数据的支撑，初步分析结果表明该简化模型可以近似地对盾构关键参数间的相互影响进行描述，并可用于对关键参数变化趋势进行预估。 |
| 作者： | 张茜 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 亢一澜;蔡宗熙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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