粉细砂-砾岩复合地层条件下大直径越江盾构刀具磨损

为了确保大直径泥水盾构下穿江底复合地层安全顺利施工掘进,对于刀盘刀具磨损的预测和监测至关重要。本文以武汉地铁8号线黄浦路站～徐家棚站越江盾构隧道工程为背景,结合现场调研与磨损数据分析,首先根据不同地层中的刀具磨损特点进行磨损情况分类,并从地质、施工等角度对磨损原因进行了归纳,将整个越江过程中的刀具磨损分为8类,并认为滚刀非正常磨损主要由三大主要原因构成;然后基于磨损系数,对不同刀具在不同地层以及不同位置的适应性进行了分析。结果表明：(1)在复合地层中刀具磨损大小排序为撕裂刀>滚刀>刮刀>齿刀,且刮刀对硬质中胶结砾岩适应性较差,对强风化以及弱胶结砾岩适用性优于其他刀具。(2)中胶结砾岩的存在会加剧磨损,且会给大直径盾构边缘刀具带来更大的磨损影响,而强风化砾岩和弱胶结砾岩则对磨损变化影响不大。     

硬岩段双模盾构TBM-EPB施工优越性分析

隧道采用盾构法施工时,不同盾构模式的适用地层往往不同,因此在保证隧道安全施工的同时,研究不同盾构开挖模式在同一类地层中的掘进效率,进而选择合适的盾构掘进模式来保证隧道高效掘进具有重要意义.依据深圳地铁13号线留仙洞站—中间风井区间双模盾构(TBM-EPB)工程,通过分析TBM(tunnel boring machine...     

富水砂卵石地层大直径盾构刀具的磨损与适应性

以北京地下直径线盾构隧道试验段工程为依托,基于现场实测数据,系统分析了富水砂卵石地层大,直径盾构施工刀具的磨损规律及磨损原因,并对不同类型盾构刀具在该地层条件下的适应性进行了研究.结果表明:地层中卵石和砂的含量变化明显且存在强度很高的胶结物是刀具产生严重磨损的主要原因;单刃滚刀除有一小部分偏磨损坏外,其余均未出现严重磨损,更换较少,对该地层具有较好的适应性;重型撕裂刀在短距离掘进后即发生刀头脱落的情况,对该地层的适应性差;正常掘进过程中,外周边滚刀掘进距离约为120 m,刀盘中间部分的滚刀掘进距离约为230 m,可据此数据确定合理的刀具检查及更换距离.盾构隧道试验段研究成果可为本工程后续施工起到重要的指导作用.     

漂石地层土压平衡盾构刀具磨损特性

漂石地层是典型的非均质土层,具有强度高、磨蚀性强的特点,盾构在漂石地层中掘进时刀具磨损十分严重。以北京地铁16号线榆树庄站～宛平城站盾构工程为背景,研究了盾构在漂石地层掘进的刀具磨损规律,结果表明:撕裂刀的磨损量随轨迹半径的增大而增大,刀盘大圆环附近的撕裂刀由于刀盘局部开口的减小,其平均磨损量远高于相邻轨迹上的刀具;由于大粒径漂石的碰撞作用,约有55%的刮刀出现合金块破损,刀盘大圆环附近所有刮刀均出现合金块破损的现象;不同轨迹上刮刀的平均磨损量变化趋势与出现合金块磕破的刮刀占比的变化趋势一致。研究结果可为类似地层条件下的刀盘结构选择、刀具布置提供参考。     

姿态偏转引起的复合地层双模盾构卡机事故

双模盾构在复合地层中掘进时,刀具损耗及异常磨损的频率提升,盾构掘进姿态难以控制。最终导致隧道开挖直径减小,引发卡机事故。为了分析盾构姿态偏转及扩挖间隙纵向非均匀分布对盾壳受力特征的影响,本文依托深圳地铁13号线白应区间,利用FLAC3D计算了盾构在掘进时所受的围岩压力,研究结果表明：(1)卡机断面处边滚刀发生了严重的磨损和偏磨,最大磨损量为25 mm。复合地层中掘进参数出现明显波动,盾构更易发生向上的偏转;(2)上软下硬复合地层中,盾壳上部所受的围岩压力较大,地层交界位置出现应力集中现象。盾构姿态偏转时,盾壳前端应力的增长相较盾尾更为显著。盾构向一侧偏转时,相应位置盾壳承受的法向应力增加;(3)盾构姿态向上偏转相较于向下偏转更易引起卡机事故。当偏转角大于±0.5°时,盾壳所受摩阻力迅速增加,在盾构掘进时应尽可能保证盾构处于水平,或小角度下倾姿态。     

富水砂卵石地层大直径盾构刀具的磨损与适应性

以北京地下直径线盾构隧道试验段工程为依托,基于现场实测数据,系统分析了富水砂卵石地层大,直径盾构施工刀具的磨损规律及磨损原因,并对不同类型盾构刀具在该地层条件下的适应性进行了研究.结果表明:地层中卵石和砂的含量变化明显且存在强度很高的胶结物是刀具产生严重磨损的主要原因;单刃滚刀除有一小部分偏磨损坏外,其余均未出现严重磨损,更换较少,对该地层具有较好的适应性;重型撕裂刀在短距离掘进后即发生刀头脱落的情况,对该地层的适应性差;正常掘进过程中,外周边滚刀掘进距离约为120 m,刀盘中间部分的滚刀掘进距离约为230 m,可据此数据确定合理的刀具检查及更换距离.盾构隧道试验段研究成果可为本工程后续施工起到重要的指导作用.     

复合地层土压平衡盾构刀盘掘进参数

土压平衡盾构在复合地层中掘进时常出现推力和扭矩波动幅度过大的问题,为了研究盾构机在复合地层中刀盘受力特点,基于扩展模型建立了不同类型全刀盘掘土数值模型,研究了全刀盘Mises应力以及推力和扭矩的变化规律,验证了数值计算结果的合理性。基于室内土压平衡盾构掘进试验,研究了盾构机掘进参数在不同地层中的变化规律。研究结果表明,随着刀盘推进深度增加,各类刀盘Mises应力最大值呈增加的趋势。各类地层全刀盘掘进模型的推力及扭矩计算误差均未超过10%,利用扩展Drucker-Prager模型所建立的全刀盘掘进模型是合理的。土压平衡盾构掘进模型试验表明,随着中风化泥质粉砂岩地层占比逐渐增大,盾构机推力有增大的趋势;盾构刀盘扭矩先增大后减小,最后趋于稳定;出土器扭矩变化不明显。整个推进过程中盾构机推力变化范围为6.0～7.7 kN,扭矩变化范围为773.4～1 195.8 N·m,出土器扭矩变化范围为32.5～104 N·m。     

近距离斜穿车站富水圆砾地层盾构换刀技术及刀具磨损分析

开仓换刀作业是盾构隧道施工中不可避免的技术难题之一,现以南宁市轨道交通5号线新—广区间盾构隧道工程为背景,针对盾构机在富水圆砾、泥岩复合地层中长距离掘进后连续穿越3道地连墙的工程特点,总结刀盘优化布局方案,详细介绍适用于该地层条件下的素桩加固辅以降水作业的换刀方案,并对换刀前后盾构掘进过程中产生的刀具磨损进行测量、分析,揭示了盾构在复合地层中掘进以及直接切削地连墙造成的刀具磨损规律,提出了盾构切削桩基时的合理换刀距离,为后续施工及类似工程提供一定的指导和借鉴。     

复杂环境下城际铁路大直径双模盾构选型技术及应用

为研究复杂地质环境下大直径双模盾构选型技术及应用效果,以深大城际机场东站~黄麻布站区间为依托,首先分析了该区段的工程重难点和施工风险,分析结果表明该区间需穿越长距离硬岩地层和部分软土地层,下穿多处重要建构筑物和穿越多条构造破碎带和节理密集带,施工风险高、难度大。因此为兼顾盾构机在硬岩地层的掘进效率和软土及不良地质条件下的地层稳定,综合选用了土压/tunnel boring machine(TBM )双模盾构机,并根据施工重难点对盾构机结构和功能系统进行了针对性设计。最终,对该盾构的现场工程应用进行了效果评价,结果表明所选的土压/TBM双模盾构能较好地满足工程需求,确保了盾构机掘进的安全性和高效性。上述研究可为其他类似条件下的双模盾构机选型提供参考和指导。     

复合地层中盾构机刀具磨损原因分析及更换案例

本文通过对复合地层中盾构机掘进时刀具磨损严重、造成被动停机的经过分析,查找出了刀具磨损的原因,叙述了刀具更换的方法,并总结了其中的经验教训,以便为同行业人员提供参考。     

泡沫稳定性对土压平衡盾构砂卵石渣土改良效果

为确保土压平衡盾构在砂卵石地层施工时切削的渣土具有良好的工程特性,以成都轨道17号线明九区间2号风井—九江北区间为背景,采用不同稳定性的泡沫剂分别掺入卵砾石含量为20%、40%和60%的砂卵石渣土中,开展室内坍落度试验、渗透试验和喷涌试验,研究各种泡沫土流动性、渗透性和时效性的变化规律,探讨泡沫剂稳定性与砂卵石渣土的适应性。结果表明：稳定性好的泡沫能够适应卵砾石含量低于60%的砂卵石土层,即泡沫稳定性的提高有利于扩大砂卵石地层的适用范围;稳定性好的泡沫剂能够保持改良砂卵石渣土掘削排渣全过程良好的流动性、抗渗性;过量的泡沫掺入改良的砂卵石渣土易发生离析,造成改良后的渣土难以达到良好的和易性;泡沫改良砂卵石渣土的喷涌压力可作为检验改良效果的重要指标。     

加工尺寸变化趋势及刀具寿命研究

为解决在机械加工中由于刀具磨损而产生的机械加工质量下降问题,提出对机械加工尺寸进行分析.在对机械加工尺寸跟踪检测和对检测数据进行建模分析的基础上,对刀具磨损状况及寿命进行估计和预测的方法;将加工质量控制与刀具监控统一起来,为机械加工设备的换刀决策提供了一种新思考方法.     

Kalman滤波在刀具磨损预测模型中的应用

基于LS-SVM建立刀具磨损预测模型,描述铣削过程中输入向量(进给率、切削速度、主轴转速、切削深度、切削时间及磨损位置)和输出向量(刀具磨损)之间的映射关系,并引入Kalman滤波技术,建立LS-KF模型,考虑加工条件及环境变化引起的刀具磨损量的变化,结合刀具的实际磨损量更新LS-SVM的预测结果,并用该更新结果调整训练模型,以使更新后的刀具磨损量能够反映出由于加工条件及环境的变化引起的刀具磨损的变化,提高LS-SVM模型的预测精度,最后用实验验证所建立模型的预测精度。结果表明,LS-SVM模型和LS-KF模型的预测精度均较高,且LS-KF模型的预测精度更高。     

长距离盾构隧道掘进的主要问题及发展趋势

对盾构隧道工程区间施工距离变化的现状进行梳理,基于4个典型的长距离盾构隧道工程实例,对盾构隧道长距离掘进中出现的刀盘刀具磨损、盾尾密封系统失效、管路磨损、复杂地层盾构开舱、地下对接等问题以及其主要技术原理、技术流程、适用范围及优缺点进行归纳总结,并对我国智能化快速施工技术发展进行了展望。     

软土地层隧道盾构施工扰动固结机理初探

软土地层盾构施工与坚硬岩体中的新奥法施工对围岩应力的影响机理在本质上是不同的。在软土中盾构施工对周围土体的影响机理对城市地铁建设有重要意义。盾构施工对周围土体产生的挤压、剪切、拉伸作用,通过室内力学试验与数值模拟盾构施工对周围土体的力学作用,初步分析土体的力学变化;然后根据室内微观试验(电镜扫描)对已做力学实验的样本进行微观扫描分析,发现土体在受到挤压、剪切、拉伸的过程后土体发生了固结(土体颗粒变均匀与致密),即认为扰动固结圈的存在。为了进一步研究扰动固结圈的范围,通过建立不同净距的数值模拟模型,计算它们之间的相互影响关系,从而确定其固结圈的大小(划分为强扰动固结、弱扰动固结、无扰动固结)。在此基础上,进一步给出了扰动固结圈的定义、形成条件,为类似工程的研究提供参考依据。     

Ekonol-PTFE-石墨自润滑复合材料的磨损性能研究

研究了聚苯酯 (Ekonol)的含量对Ekonol-PTFE -石墨自润滑复合材料的磨损性能的影响 ,用扫描电子显微镜观察了此复合材料磨损前和磨损后的表面形貌 ,进而对其磨损机理进行了探讨 结果表明 :当Ekonol含量较少时 ,结晶体仍以带状结构存在 ,磨损中易发生带状破坏导致其耐磨性仍较差 ,磨损机理为严重粘着磨损 ;当Ekonol含量适中时 ,其结晶体以连续网状结构存在 ,其可有效地阻止PTFE基体的带状破坏 ,从而可极大地提高此复合材料的耐磨性 ,磨损机理为疲劳磨损和轻微粘着磨损 ;当Ekonol含量较多时 ,其结晶体以分散状存在 ,磨损机理为晶体剥落 图 7,表 1 ,参 9