三维地质力学模型试验中的盾构机—地层相似系统研究
发布时间：2023-01-03 11:54
目前在我国地下工程建设的高潮中,盾构法被使用的越来越多。盾构法施工是一个多元素、多参数协同作用的过程,在盾构法施工中尚且存在着很多未被掌握的规律,比如盾构参数与地表沉降、围护结构变形等之间的关系。为了探明这些规律,目前较为直观的方法是三维地质力学模型试验,通过三维地质力学模型试验探寻到一定的规律,通过严格的相似比转化即可得到原型工程中的规律。本文以北京砂土地层为工程背景,以1:5的几何比尺为研究基础,通过试验研究及理论推导的方法,对盾构机-地层相似系统进行了研究,包括模型相似材料配比试验研究、模拟盾构机的设计研究、以及盾构施工相似研究等内容。该研究让三维地质力学模型试验的盾构机-地层相似系统理论更加完备,方便后续学者开展有关盾构的模型试验。研究取得的具体成果如下:1)通过量纲分析法和方程分析法推导出了相似系统中各相应物理量的相似准则,根据1:5的相似比尺,分别计算出了地层和盾构机的中各个原型和模型相对应物理量的相似比尺;2)通过计算分析,阐释了模拟盾构机机身与地层接触相似的内容,总结出了模拟盾构机掘进过程中推力计算的一般公式,并验证了其准确性。该公式包含盾构机参数以及模型地层参数,很好...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 论文选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 模型试验研究现状
1.2.2 模拟盾构机-地层相似系统研究现状
1.2.3 相似材料研究现状
1.2.4 模拟盾构机研究现状
1.3 存在的问题及本文研究内容
1.3.1 存在的问题
1.3.2 研究内容
1.4 研究技术路线
1.5 主要创新点
第2章 盾构机-地层相似系统研究
2.1 概述
2.2 相似基本原理
2.2.1 相似定理
2.2.2 相似准则
2.3 相似比尺的确定
2.3.1 模型相似材料相似比尺
2.3.2 模拟盾构机相似比尺
2.4 盾构机-地层“动态相似”研究
2.4.1 盾构掘进施工过程简述
2.4.2 模拟盾构机与地层相似系统研究
2.5 本章小结
第3章 三维地质力学模型试验相似材料试验研究
3.1 概述
3.2 相似材料试验设计依据及材料选择
3.2.1 设计依据
3.2.2 材料选择
3.3 配比试验
3.3.1 颗粒分析试验
3.3.2 模型相似材料配比
3.3.3 直剪试验
3.3.4 快速固结试验
3.4 试验结果汇总分析
3.4.1 结果汇总
3.4.2 配比材料选取
3.4.3 影响因素
3.4.4 配比试验建议
3.5 本章小结
第4章 模拟盾构机及辅助设备基础应用研究
4.1 概述
4.2 盾构机简介
4.2.1 盾构机的基本情况
4.2.2 土压式盾构机组成系统
4.3 模拟盾构机设计
4.3.1 模拟盾构机的基本要求
4.3.2 模拟盾构机设计依据
4.3.3 模拟盾构机主机设计及计算
4.4 辅助设备设计
4.4.1 出渣系统
4.4.2 反力架
4.4.3 始发和接收基座
4.4.4 止退装置
4.4.5 洞门密封
4.4.6 测量系统
4.4.7 控制与操作平台
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构无障碍始发施工力学行为研究[J]. 刘军,南志领,金鑫,王利民. 建筑技术. 2018(11)
[2]软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用[J]. 储昭飞,刘保国,任大瑞,宋宇,马强. 岩土力学. 2019(06)
[3]高强度相似材料配比试验研究[J]. 杨洪增,赵章,李玉宝. 煤矿安全. 2018(09)
[4]隧道大变形机制及处治关键技术模型试验研究[J]. 杨忠民,高永涛,吴顺川,周喻. 岩土力学. 2018(12)
[5]地铁建设对经济社会发展的影响与思考[J]. 陈文达. 交通与运输. 2018(04)
[6]φ1.2 m微型盾构试验机机械结构与液压系统设计[J]. 周庆祥,郭京波,杨亮,张潮,张海东. 矿山机械. 2018(07)
[7]基于特征分离原则的大比例砂土类缩尺模型相似材料配比研究[J]. 蔡松林,阙云,李艳龙. 有色金属(矿山部分). 2018(03)
[8]矿山开采相似材料配比及力学试验研究[J]. 姚琦,冯涛,王卫军,廖泽,马超甫. 安全与环境学报. 2017(06)
[9]不同砂胶比、密度和含水性相似材料力学性质正交试验研究[J]. 王鹏,舒才,施峰,胡国忠,王宏图. 岩土力学. 2017(S2)
[10]盾构地下主动接收施工关键技术研究[J]. 刘军,马云新,章良兵,张豫湘. 施工技术. 2017(19)
博士论文
[1]盾构法平行隧道施工引起的地面沉降及隧道相互影响机理与控制研究[D]. 张天奇.天津大学 2017
[2]多线叠交盾构施工及列车荷载作用下既有隧道的变形控制研究[D]. 李磊.上海大学 2015
硕士论文
[1]盾构无障碍始发与接收施工力学行为及施工工艺[D]. 金鑫.北京建筑大学 2017
[2]盾构刀盘多小齿轮和大齿轮并联传动动力学分析[D]. 魏复超.湖南大学 2015
[3]从“土壤—机器”系统力学的角度探讨振动压路机的参数设计[D]. 童飞.同济大学 2007
本文编号：3727422
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 论文选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 模型试验研究现状
1.2.2 模拟盾构机-地层相似系统研究现状
1.2.3 相似材料研究现状
1.2.4 模拟盾构机研究现状
1.3 存在的问题及本文研究内容
1.3.1 存在的问题
1.3.2 研究内容
1.4 研究技术路线
1.5 主要创新点
第2章 盾构机-地层相似系统研究
2.1 概述
2.2 相似基本原理
2.2.1 相似定理
2.2.2 相似准则
2.3 相似比尺的确定
2.3.1 模型相似材料相似比尺
2.3.2 模拟盾构机相似比尺
2.4 盾构机-地层“动态相似”研究
2.4.1 盾构掘进施工过程简述
2.4.2 模拟盾构机与地层相似系统研究
2.5 本章小结
第3章 三维地质力学模型试验相似材料试验研究
3.1 概述
3.2 相似材料试验设计依据及材料选择
3.2.1 设计依据
3.2.2 材料选择
3.3 配比试验
3.3.1 颗粒分析试验
3.3.2 模型相似材料配比
3.3.3 直剪试验
3.3.4 快速固结试验
3.4 试验结果汇总分析
3.4.1 结果汇总
3.4.2 配比材料选取
3.4.3 影响因素
3.4.4 配比试验建议
3.5 本章小结
第4章 模拟盾构机及辅助设备基础应用研究
4.1 概述
4.2 盾构机简介
4.2.1 盾构机的基本情况
4.2.2 土压式盾构机组成系统
4.3 模拟盾构机设计
4.3.1 模拟盾构机的基本要求
4.3.2 模拟盾构机设计依据
4.3.3 模拟盾构机主机设计及计算
4.4 辅助设备设计
4.4.1 出渣系统
4.4.2 反力架
4.4.3 始发和接收基座
4.4.4 止退装置
4.4.5 洞门密封
4.4.6 测量系统
4.4.7 控制与操作平台
4.5 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构无障碍始发施工力学行为研究[J]. 刘军,南志领,金鑫,王利民. 建筑技术. 2018(11)
[2]软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用[J]. 储昭飞,刘保国,任大瑞,宋宇,马强. 岩土力学. 2019(06)
[3]高强度相似材料配比试验研究[J]. 杨洪增,赵章,李玉宝. 煤矿安全. 2018(09)
[4]隧道大变形机制及处治关键技术模型试验研究[J]. 杨忠民,高永涛,吴顺川,周喻. 岩土力学. 2018(12)
[5]地铁建设对经济社会发展的影响与思考[J]. 陈文达. 交通与运输. 2018(04)
[6]φ1.2 m微型盾构试验机机械结构与液压系统设计[J]. 周庆祥,郭京波,杨亮,张潮,张海东. 矿山机械. 2018(07)
[7]基于特征分离原则的大比例砂土类缩尺模型相似材料配比研究[J]. 蔡松林,阙云,李艳龙. 有色金属(矿山部分). 2018(03)
[8]矿山开采相似材料配比及力学试验研究[J]. 姚琦,冯涛,王卫军,廖泽,马超甫. 安全与环境学报. 2017(06)
[9]不同砂胶比、密度和含水性相似材料力学性质正交试验研究[J]. 王鹏,舒才,施峰,胡国忠,王宏图. 岩土力学. 2017(S2)
[10]盾构地下主动接收施工关键技术研究[J]. 刘军,马云新,章良兵,张豫湘. 施工技术. 2017(19)
博士论文
[1]盾构法平行隧道施工引起的地面沉降及隧道相互影响机理与控制研究[D]. 张天奇.天津大学 2017
[2]多线叠交盾构施工及列车荷载作用下既有隧道的变形控制研究[D]. 李磊.上海大学 2015
硕士论文
[1]盾构无障碍始发与接收施工力学行为及施工工艺[D]. 金鑫.北京建筑大学 2017
[2]盾构刀盘多小齿轮和大齿轮并联传动动力学分析[D]. 魏复超.湖南大学 2015
[3]从“土壤—机器”系统力学的角度探讨振动压路机的参数设计[D]. 童飞.同济大学 2007
本文编号：3727422
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