基于模擬實(shí)驗(yàn)的盾構(gòu)刀具受力特征及其聚類分析研究.pdf

1、盾構(gòu)伴隨著人類社會對地鐵,公路隧道,地下商場等地下空間的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求增加,得到了不斷地發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。其具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn),國內(nèi)在盾構(gòu)研究和開發(fā)上還有很大不足。盾構(gòu)刀盤刀具是盾構(gòu)機(jī)的最重要的部件之一,它是直接挖掘隧道的損耗件。對盾構(gòu)刀盤刀具的研究是盾構(gòu)研究中最重要部分。因此,充分了解盾構(gòu)刀盤刀具工作中的力學(xué)規(guī)律研究至關(guān)重要。
　　為了探索盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的刀盤的掘進(jìn)機(jī)理和刀具受力特點(diǎn),依據(jù)實(shí)際土壓平衡盾構(gòu)機(jī)

2、的基本結(jié)構(gòu),按比例縮小設(shè)計了模擬盾構(gòu)刀盤掘進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置,并在不變刀具外形的前提下,研制了刀具與傳感一體化的刀具傳感器。該裝置既可測量刀盤軸向推力,扭矩也可測量刀具切削阻力。實(shí)驗(yàn)證明了所研制的刀具傳感器的有效性,具有挖掘和監(jiān)測挖掘時的切削阻力雙重功能,且解決了刮刀中多個力耦合問題,能夠分別測量刮刀的切削力和軸向阻力。
　　基于本模擬盾構(gòu)刀盤掘進(jìn)裝置,本文系統(tǒng)地對粘土、粉土、粗砂土這三類土介質(zhì)進(jìn)行多種不同條件下的挖掘?qū)嶒?yàn),同時實(shí)時采集了

3、各傳感器所采集的數(shù)據(jù)。利用波形分析和頻譜分析這兩種信號處理方式對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究,得到了模擬盾構(gòu)刀盤在掘進(jìn)中的刀盤軸力和扭矩曲線的變化規(guī)律,刀盤上不同位置的刀具力學(xué)特征的分布和變化規(guī)律。
　　本文還從模擬盾構(gòu)刀盤刀具對不同挖掘?qū)ο笙碌牡侗P刀具的切削力曲線和其功率譜中提取了六個特征要素,進(jìn)行組間平均鏈接法以歐幾里德平方距離為測度的無監(jiān)督聚類分析。聚類分析結(jié)果是實(shí)際土介質(zhì)分組完全對應(yīng),充分說明聚類分析這模式識別方法對盾構(gòu)刀盤刀具