盾构刀具磨损机理及预测分析
本文选题:盾构隧道 + 盾构刀具 ; 参考:《中国公路学报》2017年08期
【摘要】:为准确判断和预测盾构刀具服役寿命周期,指导盾构掘进施工,采用理论分析推导和实测工程数据分析的方法,对盾构隧道掘进过程中的刀具磨损机理和磨损预测模型进行分析研究。基于金属摩擦学理论,分析得到盾构刀具磨损主要由磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损3种机制共同组成,其中磨粒磨损和黏着磨损是盾构刀具磨损的主要原因。针对盾构掘进刀具磨损定量计算,考虑磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损共同作用,结合Rabinowicz磨粒磨损、Archard黏着磨损和疲劳磨损计算公式,引入科罗拉多矿业大学滚刀破岩力学模型和中南大学切刀破岩力学模型,推导得到盾构滚刀和切刀磨损预测通用计算模型;基于大连某盾构区间的复杂地层刀具磨损实测数据,借助于MATLAB软件编程,对实测数据进行分析,并与预测模型计算值对比。结果表明:模型预测值与实测磨损数据的误差小于15%,表明了预测模型具有较好的准确性;采用该模型对不同地层条件下刀具磨损量预测可行,研究结果对盾构掘进中的刀具磨损预测和开仓换刀时机选择具有较好的指导意义和工程实际意义。
[Abstract]:In order to accurately judge and predict the service life of shield cutting tools and guide the construction of shield tunneling, the method of theoretical analysis and analysis of measured engineering data is adopted. The wear mechanism and wear prediction model of shield tunneling are analyzed. Based on the theory of metal tribology, it is found that the wear of shield machine tool is mainly composed of abrasive wear, adhesive wear and fatigue wear, among which abrasive wear and adhesion wear are the main causes of shield tool wear. According to the quantitative calculation of tool wear of shield tunneling, considering the effects of abrasive wear, adhesion wear and fatigue wear, combined with Rabinowicz abrasive wear, the calculation formula of Archard adhesion wear and fatigue wear is presented. In this paper, a general calculation model for predicting the wear of shield hob and cutter is derived by introducing the mechanics model of cutter breaking in Colorado University of Mining and cutting tool in Central South University, and based on the measured data of tool wear in a complex stratum in a shield section in Dalian, a general calculation model for predicting the wear of shield hob and cutter is derived. With the aid of MATLAB software, the measured data are analyzed and compared with the calculated values of the prediction model. The results show that the error between the predicted value and the measured wear data is less than 15, which indicates that the prediction model has good accuracy, and it is feasible to predict tool wear under different formation conditions. The results are of great significance to the prediction of tool wear in shield tunneling and the choice of opening and changing tool timing.
【作者单位】: 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室;北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心;北京交通大学土木建筑工程学院;
【基金】:国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)项目(2015CB057802) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2015JBZ008)
【分类号】:U455.43
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本文编号:1959672
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