复合地层中隧道掘进机刀盘刀具选型研究

摘要

本文通过分析刀盘刀具的作用机理，综合分析影响刀具失效的因素，研究刀具数量、刀具形式、在刀盘上的布设及其优化组合方式；并结合国际上先进的刀具寿命预测研究，在我国围岩分类的基础上，定性和定量分析刀具的使用寿命。 分析复合地层中对刀具选型和施工起决定作用的因素，建立针对刀具选型的地层质量评估方法，为选择刀具和刀盘的形式提供基础。研究表明，在复合地层中，岩石类型，单轴抗压强度，石英含量，风化程度及ECA(包括断裂带、球状风化岩和软土地层中出现漂石)这几个因素对进行刀具选取起着至关重要的作用。 分柝刀具寿命、换刀时间对施工速度及造价的影响。掘进机在硬岩施工中，刀具费用一般占机组施工成本的1/3左右。刀具寿命的长短直接决定了换刀数量和次数，而换刀时间则直接影响停机时间，所以二者对施工造价和速度都有很大影响。研究表明即使在地质条件良好的情况下，改变换刀时间，改善刀具寿命也会对掘进速率和费用引起大约5％的改变。如果地质条件复杂，换刀时间更长，刀具出现其它失效情况时，这个值会更大。

目录

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第1章引言

1.1概述

1.2本课题的立题依据

1.2.1刀盘刀具在掘进机施工中的重要作用

1.2.2国内外研究现状

1.2.3我国盾构掘进机存在的问题

1.3研究的目的和意义

第2章刀盘刀具

2.1刀具工作原理

2.1.1滚刀工作原理

2.1.2切刀工作原理

2.1.3齿刀工作原理

2.2刀具类型

2.2.1滚刀

2.2.2切削刀

2.2.3先行刀

2.2.4仿形刀

2.2.5中心凸刀

2.3刀盘工作原理及类型

2.3.1刀盘的工作原理

2.3.2刀盘的正面形状

2.4刀具在刀盘上的布置

2.4.1布置方式

2.4.1刀具数量确定

2.4.3刀间距的确定

2.4.4 换刀

2.5小结

第3章刀具磨损及寿命预测

3.1已有预测理论综述

3.2引起刀具失效的因素

3.2.1地质条件

3.2.2刀具自身

3.2.3掘进参数

3.3围岩等级分类预测滚刀寿命

3.4小结

第4章复合地层中地质预测模型及刀具选型

4.1复合地层的概念

4.1.1均一地层

4.1.2复合地层

4.2复合地层地质预测模型

4.2.1马尔可夫过程介绍及分类

4.2.2预前地层模型的建立

4.2.3预后地层模型的建立

4.2.4构建概率地质预测模型

4.3复合地层等级分类

4.3.1复合地层中影响刀具施工的主要因素

4.3.2地层等级分类

4.4实例分析

第5章刀具对掘进机施工速度和造价的影响

5.1引言

5.2隧道开挖的推进速率估计

5.2.1利用率(U)

5.2.2贯入速度(PR)

5.2.3掘进速率(AR)

5.3隧道造价

5.3.1隧道造价分类

5.3.2隧道造价估计综述

5.4刀具寿命和换刀时间对隧道推进速率和造价的影响

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果