變約束條件下硬巖掘進機動力學(xué)建模及特性研究.pdf

1、硬巖掘進機（Tunnel Boring Machine簡稱TBM）集機械、電氣和液壓等技術(shù)一體，具有掘進速度快、作業(yè)質(zhì)量高和對環(huán)境影響小等優(yōu)點，正日益成為隧道建設(shè)的主要手段。TBM結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)地質(zhì)條件多變，因而研究復(fù)雜地層中變約束條件下 TBM的動態(tài)特性對其結(jié)構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要。
　　本文建立復(fù)合地質(zhì)條件下TBM推進系統(tǒng)動力學(xué)模型，分析系統(tǒng)力傳遞特性，研究復(fù)合地層中變約束條件下刀盤載荷與撐靴接觸界面剛度耦合關(guān)系和TBM推進系統(tǒng)動態(tài)特

2、性，并提出變參數(shù)地質(zhì)條件下其動態(tài)特性的評價指標(biāo)，主要研究內(nèi)容有以下幾個部分：
　?。?）TBM推進系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立。分析TBM推進系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)特點及其工作原理，建立集中參數(shù)模型，用拉格朗日法推導(dǎo)其動力學(xué)方程，建立動力學(xué)模型。
　?。?）變約束條件下 TBM刀盤與撐靴接觸界面剛度耦合關(guān)系研究。建立滾刀受力模型，推導(dǎo)在復(fù)合地層中撐靴巖石接觸界面約束條件變化時，刀盤的力、扭矩和彎矩，結(jié)合巖石接觸剛度模型，建立刀盤載荷與撐靴

3、巖石接觸界面剛度的耦合關(guān)系，并對單一地層和復(fù)合地層中，地層分界面不同傾斜角度時的耦合關(guān)系進行研究。
　?。?）復(fù)合地層中變約束條件下TBM推進系統(tǒng)動態(tài)特性研究。將TBM掘進方式分為直線掘進和曲線掘進兩種典型方式，考慮在花崗巖和石灰?guī)r組成的地質(zhì)條件中，兩側(cè)撐靴接觸界面巖石同為花崗巖、石灰?guī)r以及分別為花崗巖和石灰?guī)r時兩種掘進方式的動態(tài)特性。
　?。?）地質(zhì)參數(shù)不確定條件下TBM動態(tài)特性研究。引入基于區(qū)間數(shù)的不確定理論來描述地層巖