基于数值模拟的土压平衡盾构机施工效率优化

基于数值模拟的土压平衡盾构机施工效率优化

论文摘要

以某城市地铁施工EPB盾构机为研究对象,针对刀盘挖掘速度、旋转速度和土体切削率之间的关系进行盾构机施工效率提升优化研究。采用通用有限元分析软件建立土体和盾构刀盘的三维模型。土体模型基于非线性Drucker-Pragel模型屈服准则,应用ALE法处理大范围的土体变形和破坏问题。应用ABAQUS模拟刀盘切削土体的过程,对土体在刀盘切削工况下的Mises应力、等效塑性应变(PEEQ)和质量切削率进行分析,并对试验数据进行回归分析。结果表明:刀盘在对同种土体进行切削时,随着转速的增大,其轴向力和对应力矩都呈现出先增加后减少的趋势,其中刀盘轴向力的变化范围为0~300 kN,刀盘轴向力的变化范围为0~300 kN/m。通过回归分析得出刀盘挖掘速度、旋转速度和土体切削率之间的函数关系并计算出盾构机挖掘效率最优的系统挖掘参数组合为刀盘转速6 r/min和挖掘速度10 mm/min。

论文目录

  • 1 工程和地质条件
  •   1.1 工程概况
  •   1.2 地质条件
  • 2 土体和刀盘模型
  •   2.1 土体的本构模型及损伤失效准则
  •   2.2 建模及仿真过程
  •   2.3 土体和刀盘模型建立
  •   2.4 仿真技术设置
  • 3 刀盘切削土体的仿真结果和分析
  •   3.1 刀盘切削土体效率
  •   3.2 不同旋转速度下刀盘受到的作用力、作用力矩对比
  • 4 回归分析
  • 5 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 何同继,张怀鹏,苏留锁,赵光营,谢皆睿

    关键词: 盾构机,模型,应力,等效塑性应变

    来源: 水利与建筑工程学报 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 铁路运输,公路与水路运输

    单位: 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司

    基金: 天津市自然科学基金项目(17JCYBJC42400)

    分类号: U231.3;U455.39

    页码: 158-163

    总页数: 6

    文件大小: 332K

    下载量: 78

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