砂卵石地层盾构机刀盘故障分析及结构优化研究.docx

砂卵石地层盾构机刀盘故障分析及结构优化研究
砂卵石地层盾构机刀盘故障分析及结构优化研究
摘要：随着城市地下空间开发的进一步推进，盾构法成为地下工程中最常用的开挖方法之一。然而，砂卵石地层对盾构机刀盘的磨损和故障造成了一定的困扰。本文针对砂卵石地层盾构机刀盘故障问题进行了详细的分析，并提出了结构优化的解决方案。
1.引言
盾构机是一种在地下挖掘切割的工具，广泛应用于城市地下空间开发、地铁建设等工程中。然而，在砂卵石地层中，盾构机刀盘容易受到严重的磨损和故障，导致工程进展缓慢甚至中断。因此，对砂卵石地层盾构机刀盘故障进行深入研究，并提出解决方案具有重要的意义。
2.砂卵石地层盾构机刀盘故障分析
2.1砂卵石颗粒对刀盘的磨损
在砂卵石地层中，颗粒的硬度和尺寸会对刀盘的磨损产生影响。大颗粒的存在会导致刀盘切割困难，且容易刮伤刀盘表面。此外，砂卵石地层中颗粒呈现较高的硬度，容易对刀盘的切割锋利部分进行磨损。
2.2搬运装置故障
砂卵石地层中颗粒较大，且密度较高，对盾构机的搬运装置提出了较高的要求。如果搬运装置不够稳定或设计不合理，会导致砂卵石堆积在刀盘周围，增加了切割阻力并进一步加剧刀盘的磨损。
2.3刀盘结构设计不合理
刀盘的结构设计对于砂卵石地层中的切割效果和刀盘寿命有着重要的影响。一些盾构机的刀盘结构设计不合理，容易造成切割力分布不均匀，导致切割过程中发生卡刀、断刀等故障。
3.砂卵石地层盾构机刀盘结构优化
3.1刀盘材料优化
针对砂卵石地层中颗粒较硬的问题，可以选用具有较高硬度和耐磨性能的材料作为刀盘的制造材料。例如，使用高硬度的合金材料制造刀盘，可以有效减少刀盘的磨损。
3.2刀盘结构改进
通过改进刀盘的结构设计，可以实现刀盘在砂卵石地层中的高效切割和稳定运行。例如，增加刀盘的强度和刚度，优化刀盘的形状和刀片分布，可以减小颗粒对刀盘的磨损，并提高切割效果。
3.3搬运装置优化
针对砂卵石地层中搬运装置故障的问题，可以优化搬运装置的结构设计和工作原理，提高搬运装置的稳定性和可靠性。例如，增加搬运装置的升降力和倾斜力，改进搬运装置的清理能力，可以有效减少砂卵石堆积问题。
4.结论
通过对砂卵石地层盾构机刀盘故障进行分析，我们可以得出以下结论：
1）砂卵石颗粒对刀盘磨损产生了重要影响，刀盘材料和结构的优化是解决刀盘故障的关键。
2）搬运装置的故障也是造成刀盘故障的重要因素，优化搬运装置的设计和工作原理有助于减少砂卵石堆积问题。
在今后的研究中，可以进一步探索砂卵石地层盾构机刀盘故障的解决方案，并开展相关实验和数值模拟工作，以提高盾构机在砂卵石地层中的切割效果和工作稳定性。
参考文献：
[1]高云龙,牛生兵,张树元.叶片式刀具切削卸载有效磨损量与磨损规律的数值模拟[J].强度与环境,2010,37(3):12-16.
[2]WuP,HuZ,ZhangH,etal.Flowfieldcharacteristicsandpressuredistributionofadouble-cutter-discandfieldapplication[J].TunnelingandUndergroundSpaceTechnology,2020,95:103077.