盾构施工工艺及刀盘刀具切削机理的研究

摘要

该论文在简单介绍盾构机结构及其工作原理的基础上,从土体性能研究入手,通过盾构机穿越不同土体的模拟试验,对不同盾构刀具切削机理进行研究,有针对性地寻找适合不同土体的切削刀具形式.根据上海及广州地质条件,在介绍国内外常用刀盘刀具组合配置的基础上研究不同的地质条件下土体切削所需要的最佳刀盘刀具组合.并通过广州地铁二号线越江隧道盾构施工实例,详细介绍盾构刀盘刀具切削机理在工程中的应用情况.该论文实验包括:盾构掘进冻结加固模拟试验、盾构穿越粉砂层模拟试验及泡沫盾构工法模拟试验,模拟盾构施工中的现场施工地质条件,研究盾构在不同地质条件下的土体切削机理及刀具的磨损机理,并将实验结果应用于广州地铁盾构隧道施工实践中,取得非常好的施工效果.该论文所介绍的盾构刀盘由世界上最有名的盾构生产厂商生产,并成功完成各类地质条件下的盾构隧道掘进施工,代表着盾构机生产的最高水平.这些盾构机生产厂家包括:HERRENKNECHT、WIRTH、KAWASAKI及HITACHI等公司.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1我国盾构隧道掘进技术的发展历史及展望

1.1.1网格挤压式盾构掘进机的应用

1.1.2土压平衡盾构掘进机的开发和应用

1.1.3泥水加压平衡盾构的引进和开发应用

1.1.4异形盾构掘进机的研究和应用

1.1.5我国隧道掘进机展望

1.2本论文研究课题的立题背景及立题依据

1.2.1本论文研究课题立题背景

1.2.2本论文研究课题立题依据

第二章盾构机刀盘刀具及其改进

2.1盾构机

2.1.1盾构机的分类

2.1.2盾构机的结构

2.2盾构机刀盘

2.3盾构机刀盘刀具及其改进

2.3.1单刃滚刀

2.3.2双刃滚刀

2.3.3甲型切削刀

2.3.4锥形切削刀

2.3.5先行刀

2.3.6中心凸刀

2.4本章小结

第三章盾构机刀盘刀具土体切削过程

3.1岩土分类及性能

3.1.1南方复合地质

3.1.2软土地质条件

3.2盾构工法模拟试验

3.2.1盾构穿越隧道进洞冻结加固模拟试验

3.2.2盾构穿越粉砂层模拟试验

3.2.3泡沫盾构工法模拟试验

3.3各类刀具切削土体的机理

3.3.1单刃滚刀切削土体机理

3.3.2双刃滚刀的土体切削机理

3.3.3切削刀的土体切削机理

3.3.4先行刀的土体切削机理

3.3.5中心凸刀

3.4刀盘上刀具组合配置切削土体

3.4.1刀盘刀具运行轨迹研究

3.4.2刀盘刀具磨损量的研究

3.4.3刀具刀头长度对盾构掘进施工的影响

3.5各种刀盘刀具配置组合与地质条件的适应性研究

3.5.1全断面切削刀与中心刀配置组合

3.5.2切削刀、先行刀及中心凸刀配置组合

3.5.3超前滚刀与切削刀配置组合

3.5.4全断面滚刀布置

3.6本章小结

第四章刀具土体切削研究成果在广州地铁工程中的应用

4.1工程概况

4.1.1工程简介

4.1.2工程地质

4.2盾构选型

4.2.1盾构选型的依据

4.2.2盾构主要系统改制项目

4.2.3若干盾构参数确定的依据

4.2.4盾构机简介

4.3盾构施工实际情况

4.3.1出洞段施工情况

4.3.2盾构穿越冰冻土情况

4.3.3盾构施工参数的设定

4.4盾构改进

4.4.1掘进受阻原因分析

4.4.2 1#盾构改进

4.4.3 2#盾构改进

4.5盾构改进后的施工情况

4.5.1发泡剂的加注

4.5.2盾构改制前后施工参数对比

4.5.3轴线控制

4.5.4施工进度比较

4.5.5不同的刀盘刀具布置方案效果比较

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢