土壓平衡盾構(gòu)密封艙土體與旋轉(zhuǎn)刀盤的流固耦合分析.pdf

1、土壓平衡盾構(gòu)機是國家基礎(chǔ)建設、資源開發(fā)和國防建設急需的重大技術(shù)裝備。土壓平衡盾構(gòu)正常掘進的關(guān)鍵就是維持密封艙內(nèi)土壓力動態(tài)平衡,壓力失衡將導致地表坍塌等嚴重的工程事故。只有清楚認識密封艙內(nèi)土壓力分布規(guī)律,建立完備的力學模型,才能為密封艙壓力的精確控制提供依據(jù)。
　　 本文針對以上問題,對盾構(gòu)機掘進過程中密封艙土體與刀盤的相互作用進行了流固耦合數(shù)值模擬,得到了在刀盤擾動下密封艙內(nèi)土體壓力分布總體規(guī)律。研究了盾構(gòu)掘進界面處壓力分布與密

2、封艙后壁壓力分布的對應關(guān)系。分析了掘進操作參數(shù)、密封艙土體材料參數(shù)、刀盤結(jié)構(gòu)形式對密封艙土壓力分布的影響規(guī)律,確定了影響密封艙壓力穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。根據(jù)分析結(jié)果,提出了刀盤上攪拌棒安裝的合理位置。在研究密封艙土壓力分布規(guī)律的同時,根據(jù)流固耦合數(shù)值模擬結(jié)果,得到了盾構(gòu)刀盤的應力分布,分析了密封倉內(nèi)土體作用在刀盤上的扭矩。分析了掘進操作參數(shù)、密封艙土體材料參數(shù)、刀盤結(jié)構(gòu)形式對刀盤扭矩的影響規(guī)律。分別建立了刀盤轉(zhuǎn)速、土體粘度、刀盤開口率與刀盤扭