大口径钻机在隧道塌方体中钻进的力学性能及优化控制研究
发布时间：2021-04-10 18:08
施工过程中隧道塌方灾害常有发生,开展因塌方受困于隧道内人员的快速营救是救险工作的首要任务。大口径钻机法是目前隧道塌方救援中较为先进、快速、高效、安全的机械化救援方法。由于采用大口径钻机隧道塌方救援经验较少和在不同类型塌方体钻具受力性能研究的不足,在救援过程中经常遇到钻机钻进动力不足造成“卡钻”现象。本文针对中铁二局昆明应急救援队引进的FS-120CZ大口径钻机,通过现场试验和数值分析相结合的方法,开展了钻具埋深（钻进位置）、钻进速度、塌方体含石量及孤石对钻进过程中钻具受力性能的影响规律及钻进过程优化控制研究。主要研究工作和成果如下:（1）根据大口径钻机的现场试验,对钻机的就位条件和操作流程进行了总结,对钻机钻具的受力监测曲线进行了分析。分析了钻具各个部分的受力与钻进位移的关系,以及隧道塌方体类型和钻进速度对钻具受力的影响,并重点探讨了钻进过程中出现“卡钻”的原因。（2）以三维颗粒流程序(PFC3D)为平台,提出了大口径钻机钻进过程的数值模拟方法。建立了隧道塌方体模型的自由落体生成方法;采用CAD建模并导入PFC3D生成刚性钻具模型的技术手段模...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内隧道工程塌方事故统计
（a）杨坡庄隧道塌方事故 （b）洪亮营隧道塌方事故图 1.2 隧道塌方事故现场Fig. 1.2 The scene of tunnel collapse accident当隧道塌方发生后，救援人员应及时掌握被掩埋人员的位置、人数、现场分布信息，采用安全、合理、有效的救援措施。但目前隧道塌方事故发生后，一般由事故单位、业主或者上级单位组建救援指挥部，调集附近施工队伍和半专业的应急救援队伍参与救援，由于缺乏对隧道塌方原因的科学分析、先进的救援装备、有效的组织，救援过程往往是人员一哄而上，再加上救援方法也缺乏比选，这造成大量的人力财力的浪费。更为严重的是，由于缺乏对救援方法的科学分析，有时会造成次生塌方，将原本有希望救出的被困人员再次掩埋，造成救援失败。隧道发生塌方事故以后，救援人员应该根据塌方情况、水文地质、塌方体特点，选择科学的救援方法。目前国内的救援方法主要有竖井法、明挖法、小导坑救援法、顶管法以及大口径钻机救援法等[11]，见图 1.3，其中大口径钻机救援法
（a）小导坑救援法 （b）顶管法 （c）大口径钻机法图 1.3 各种救援方法应用现场图Fig. 1.3 The scene of various rescue method application（a）DTH 潜孔锤钻头 （b）外钻筒 （c）螺旋杆图 1.4 大口径钻机钻具组成图Fig. 1.4 The composition of large diameter rig drill tools equipment鉴于此，本文就大口径钻机钻进过程中钻具的受力性能展开研究。研究过程采用现场试验+数值模拟的方法，根据大口径钻机在砂土类和岩质类两类塌方体
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道顶管救援液压顶管机应用[J]. 李全. 铁道建筑技术. 2017(04)
[2]多功能钻机在龙泉山隧道工程中的试验与改进[J]. 夏庆发. 工程机械. 2016(10)
[3]断面尺寸对高瓦斯隧道围岩稳定性的影响分析[J]. 郭鸿雁. 公路交通技术. 2015(04)
[4]RPD-180CBR多功能快速钻机在引汉济渭秦岭输水隧洞中的应用[J]. 栗帅武. 价值工程. 2015(11)
[5]顶管法施工技术在市政工程建设中的应用[J]. 曹永芳,赵建波. 四川水力发电. 2015(01)
[6]我国隧道及地下工程发展现状与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2015(02)
[7]35个小时的生命大救援——福建龙岩隧道塌方救援侧记[J]. 木子. 安全与健康. 2015(01)
[8]对3起隧道坍塌事故救援处置工作的分析[J]. 现代职业安全. 2014(12)
[9]安全快速 科学救援——记中国铁建十七局应急救援队隧道顶管救援演练[J]. 付希燕. 现代职业安全. 2014(12)
[10]“7·14”云桂铁路隧道坍塌事故救援[J]. 劳动保护. 2014(12)
博士论文
[1]超大断面小净距隧道施工围岩空间变形与荷载释放机制及工程应用[D]. 王康.山东大学 2017
[2]土工问题的颗粒流数值模拟及应用研究[D]. 罗勇.浙江大学 2007
[3]软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D]. 汪成兵.同济大学 2007
硕士论文
[1]隧道塌方特征分析和预报预警监测系统的研究[D]. 蒋涛.北京交通大学 2016
本文编号：3130098
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内隧道工程塌方事故统计
（a）杨坡庄隧道塌方事故 （b）洪亮营隧道塌方事故图 1.2 隧道塌方事故现场Fig. 1.2 The scene of tunnel collapse accident当隧道塌方发生后，救援人员应及时掌握被掩埋人员的位置、人数、现场分布信息，采用安全、合理、有效的救援措施。但目前隧道塌方事故发生后，一般由事故单位、业主或者上级单位组建救援指挥部，调集附近施工队伍和半专业的应急救援队伍参与救援，由于缺乏对隧道塌方原因的科学分析、先进的救援装备、有效的组织，救援过程往往是人员一哄而上，再加上救援方法也缺乏比选，这造成大量的人力财力的浪费。更为严重的是，由于缺乏对救援方法的科学分析，有时会造成次生塌方，将原本有希望救出的被困人员再次掩埋，造成救援失败。隧道发生塌方事故以后，救援人员应该根据塌方情况、水文地质、塌方体特点，选择科学的救援方法。目前国内的救援方法主要有竖井法、明挖法、小导坑救援法、顶管法以及大口径钻机救援法等[11]，见图 1.3，其中大口径钻机救援法
（a）小导坑救援法 （b）顶管法 （c）大口径钻机法图 1.3 各种救援方法应用现场图Fig. 1.3 The scene of various rescue method application（a）DTH 潜孔锤钻头 （b）外钻筒 （c）螺旋杆图 1.4 大口径钻机钻具组成图Fig. 1.4 The composition of large diameter rig drill tools equipment鉴于此，本文就大口径钻机钻进过程中钻具的受力性能展开研究。研究过程采用现场试验+数值模拟的方法，根据大口径钻机在砂土类和岩质类两类塌方体
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道顶管救援液压顶管机应用[J]. 李全. 铁道建筑技术. 2017(04)
[2]多功能钻机在龙泉山隧道工程中的试验与改进[J]. 夏庆发. 工程机械. 2016(10)
[3]断面尺寸对高瓦斯隧道围岩稳定性的影响分析[J]. 郭鸿雁. 公路交通技术. 2015(04)
[4]RPD-180CBR多功能快速钻机在引汉济渭秦岭输水隧洞中的应用[J]. 栗帅武. 价值工程. 2015(11)
[5]顶管法施工技术在市政工程建设中的应用[J]. 曹永芳,赵建波. 四川水力发电. 2015(01)
[6]我国隧道及地下工程发展现状与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2015(02)
[7]35个小时的生命大救援——福建龙岩隧道塌方救援侧记[J]. 木子. 安全与健康. 2015(01)
[8]对3起隧道坍塌事故救援处置工作的分析[J]. 现代职业安全. 2014(12)
[9]安全快速 科学救援——记中国铁建十七局应急救援队隧道顶管救援演练[J]. 付希燕. 现代职业安全. 2014(12)
[10]“7·14”云桂铁路隧道坍塌事故救援[J]. 劳动保护. 2014(12)
博士论文
[1]超大断面小净距隧道施工围岩空间变形与荷载释放机制及工程应用[D]. 王康.山东大学 2017
[2]土工问题的颗粒流数值模拟及应用研究[D]. 罗勇.浙江大学 2007
[3]软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D]. 汪成兵.同济大学 2007
硕士论文
[1]隧道塌方特征分析和预报预警监测系统的研究[D]. 蒋涛.北京交通大学 2016
本文编号：3130098
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