變約束條件下硬巖掘進(jìn)機(jī)動(dòng)力學(xué)建模及特性研究.pdf

1、硬巖掘進(jìn)機(jī)（Tunnel Boring Machine簡(jiǎn)稱TBM）集機(jī)械、電氣和液壓等技術(shù)一體，具有掘進(jìn)速度快、作業(yè)質(zhì)量高和對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，正日益成為隧道建設(shè)的主要手段。TBM結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)地質(zhì)條件多變，因而研究復(fù)雜地層中變約束條件下 TBM的動(dòng)態(tài)特性對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
　　本文建立復(fù)合地質(zhì)條件下TBM推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，分析系統(tǒng)力傳遞特性，研究復(fù)合地層中變約束條件下刀盤載荷與撐靴接觸界面剛度耦合關(guān)系和TBM推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特

2、性，并提出變參數(shù)地質(zhì)條件下其動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)部分：
　?。?）TBM推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立。分析TBM推進(jìn)系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作原理，建立集中參數(shù)模型，用拉格朗日法推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程，建立動(dòng)力學(xué)模型。
　　（2）變約束條件下 TBM刀盤與撐靴接觸界面剛度耦合關(guān)系研究。建立滾刀受力模型，推導(dǎo)在復(fù)合地層中撐靴巖石接觸界面約束條件變化時(shí)，刀盤的力、扭矩和彎矩，結(jié)合巖石接觸剛度模型，建立刀盤載荷與撐靴

3、巖石接觸界面剛度的耦合關(guān)系，并對(duì)單一地層和復(fù)合地層中，地層分界面不同傾斜角度時(shí)的耦合關(guān)系進(jìn)行研究。
　?。?）復(fù)合地層中變約束條件下TBM推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究。將TBM掘進(jìn)方式分為直線掘進(jìn)和曲線掘進(jìn)兩種典型方式，考慮在花崗巖和石灰?guī)r組成的地質(zhì)條件中，兩側(cè)撐靴接觸界面巖石同為花崗巖、石灰?guī)r以及分別為花崗巖和石灰?guī)r時(shí)兩種掘進(jìn)方式的動(dòng)態(tài)特性。
　　（4）地質(zhì)參數(shù)不確定條件下TBM動(dòng)態(tài)特性研究。引入基于區(qū)間數(shù)的不確定理論來(lái)描述地層巖