盾构刀盘与岩土动态交互作用机理及刀盘系统设计理论研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

51105048

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

武力

完成单位：

大连交通大学

中文关键词：

盾构; 刀盘系统; 交互作用机理; 设计理论; 离散元;

其他语种关键词：

shield machine; cutterhead system; interaction mechanism; design theory; discrete element

项目类型：

青年科学基金项目

语种：

中文

开始日期：

2012-01-01

结束日期：

2014-12-31

中文摘要：

盾构刀盘系统指由刀盘、密封舱组成的前盾部分的掘削和保压系统，目前尚未形成完整的刀盘系统设计理论与评价体系。本项目采用离散元仿真、模型实验与理论分析相结合的方法，研究复杂地质条件下刀盘系统与岩土的动态交互作用机理，进而建立刀盘系统地质适应性设计理论。运用离散元分析软件PFC3D建立刀盘系统掘进的离散元仿真模型；在实验室搭建刀盘系统掘进的实验平台，结合实验数据和理论分析，验证仿真模型的正确性；在仿真模型基础上，分析掘进过程中刀盘系统与岩土耦合作用下应力场、速度场、渗流场的动态变化规律，分析刀盘系统在复杂地质条件下的力学行为，揭示刀盘系统与岩土动态交互作用机理；变换参数进行一系列仿真，研究岩土参数、刀盘系统拓扑结构参数、操作参数与系统综合性能指标之间的映射关系；以刀盘界面稳定、掘进效率、功率等综合性能最优为目标，建立刀盘系统优化设计理论和方法，旨在提升我国盾构掘进装备设计的自主创新能力。