收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

盾构螺旋输送机承压输送机理研究及控制中的应用

孟庆琳  
【摘要】:EPB盾构在进行隧道施工时,实现密封舱内土压力根据施工要求及地质条件的变化自动进行动态平衡控制,可有效降低由于盾构施工引起的地表变形,从而降低事故发生的概率。掌握具有地质适应性的EPB盾构密封舱土压力动态平衡控制技术,对提高我国复杂掘进装备控制水平,具有重要的工程实用价值和战略意义,也是未来盾构技术发展的必然趋势。由于缺乏对EPB盾构螺旋输送机在复杂塑性挤出过程中压力与流动之间准确的数学描述,给密封舱土压力动态平衡控制带来困难。因此,EPB盾构螺旋输送机承压输送机理己成为密封舱土压力动态平衡控制亟待解决的重要课题。 基于上述工程背景,本文针对EPB盾构密封舱土压力动态平衡控制中,螺旋输送机在复杂的塑性挤出过程中所表现出的承压输送特性展开研究。首先通过实验研究了密封舱土压力系统内改性土体的流变特性,实现了密封舱土压力系统工作过程的数值模拟,进而揭示了盾构螺旋输送机承压输送特性及控制参数对密封舱土压力的作用机理等被控系统特性,建立了密封舱土压力系统数学模型,提出一种基于模型参数在线辨识结合最优控制的EPB盾构密封舱土压力动态平衡控制方法。 本文的主要研究内容包括以下几个方面: (1)提出了一种压力相关的Bingham粘塑性非牛顿流体粘度模型。基于自主研发的适合于EPB盾构改性土体流变特性研究的实验装置,对实验室重建的典型改性土体进行流变特性实验,发现了当围压不变时改性砂呈现出剪切稀化的非牛顿流体特性,剪切应力与剪切速率满足经典Bingham粘塑性流体本构关系,获得了典型配比下改性砂的流变参数的范围,并发现粘度系数和屈服应力均随围压的增大而增大,进而提出了一种压力相关的Bingham粘塑性非牛顿流体粘度模型。该模型的提出为密封舱土压力系统工作过程数值仿真研究奠定基础。 (2)提出了CFD仿真环境下非牛顿流体压力相关的粘度模型及密度模型的自定义方法,实现了对EPB盾构密封舱土压力系统工作过程中改性土体粘-弹-塑性流动行为的数值模拟。与实验结果在压力场分布及流量等方面均具有较好的一致性。该结论为进一步采用数值仿真方法研究螺旋输送机承压输送特性及控制参数对密封舱土压力的作用机理等方面研究工作的展开奠定基础。 (3)提出了EPB盾构螺旋输送机在复杂的塑性挤出过程中的排土效率计算方法。通过对密封舱土压力系统工作过程的数值仿真并结合理论分析的方法,研究了EPB盾构螺旋输送机进出口压差,所输送介质流变特性及螺旋输送机几何参数对排土效率的影响规律,揭示了螺旋输送机承压输送特性,提出了EPB螺旋输送机在复杂的塑性挤出过程中的排土效率计算方法。解决了建立密封舱土压力系统数学模型所涉及的关键问题。为密封舱土压力系统数学模型的建立奠定基础。 (4)提出了一种基于模型参数在线辨识结合最优控制的密封舱土压力动态平衡控制方法。建立了EPB盾构密封舱土压力系统数学模型,考虑了密封舱内改性渣土的等效切线变形模量E1和螺旋输送机排土效率n与密封舱内土压力的相关性。建立了单独控制螺旋输送机转速与同时控制推进速度和螺旋输送机转速这两种控制模式下,EPB盾构密封舱土压力系统控制方程。基于优化方法根据实际施工数据在线辨识控制方程中参数矢量,解决了控制方程参数矢量受到施工地层地质条件的随机性和密封舱内介质改性处理的不均匀性等因素影响所具有的时变性问题,并取得较好的辨识结果。基于最优化控制策略获得了密封舱土压力系统控制的最优控制律,讨论了比例因子及模型参数矢量取值对控制效果的影响,给出两种控制模式间切换的依据,说明了双控模式下存在最优化的推进速度。在密封舱土压力模拟实验台上取得了较好的控制效果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孙谋;;可液化地层中盾构施工技术[J];隧道建设;2008年03期
2 彭戢放;杜西岗;李明东;;地铁隧道浅埋暗挖法和盾构法施工沉降分析[J];山西建筑;2010年06期
3 杨全亮;梁青槐;;软硬不均地层盾构法施工技术措施[J];山西建筑;2007年29期
4 李凤远;;盾构选型和关键参数选择探讨[J];建筑机械化;2008年08期
5 田华军;袁聚亮;;郑州地铁试验段盾构选型及关键配置[J];建筑机械;2009年05期
6 蒋卓;;土压平衡盾构掘进地表沉降规律及控制方法[J];山西建筑;2011年07期
7 黄炜;;地铁盾构法施工新技术浅析[J];中外建筑;2011年08期
8 杨保升;软土地层盾构施工地面沉降控制对策[J];铁道建筑技术;2005年04期
9 陈馈;;西安地铁施工盾构选型分析[J];建筑机械化;2006年09期
10 王明胜;;复杂地层中盾构法隧道渣土改良技术[J];地下空间与工程学报;2007年S2期
11 阮景章;;苏州地铁1号线盾构隧道施工质量监理控制重点[J];现代城市轨道交通;2008年04期
12 王明胜;倪冰玉;;成都地铁一号线盾构选型[J];岩土工程界;2009年03期
13 李东海;刘军;刘继尧;郑知斌;;盾构隧道施工引起的地表沉降因素分析[J];市政技术;2008年02期
14 曹妙生;;地铁盾构施工安全风险防范[J];建筑机械化;2009年07期
15 吴张中;李丽平;陈少华;;地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析[J];路基工程;2007年04期
16 袁振国;;盾构穿越北京地铁国贸站—双井站区间施工技术[J];铁道建筑;2008年06期
17 尤显明;杨书江;;短距离硬岩及上软下硬地层盾构法施工技术[J];城市轨道交通研究;2007年05期
18 陈超;城市地铁盾构法施工技术经济分析[J];施工技术;2005年S1期
19 冯金海;;地铁浅埋暗挖法和盾构法的适应性研究[J];科技创业月刊;2007年03期
20 张立新;邱明轩;;北京地铁盾构法施工技术[J];铁道建筑;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 尹清锋;油新华;张峰;邓美龙;石红兵;;盾构穿越在建预筑法车站同步施工技术[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年
2 杨世彦;;杭州软弱土层盾构穿越民房技术措施的探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
3 孙海霞;赵文;王钊宇;于建军;;地铁盾构法施工对地表变形的影响分析[A];第九届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2010年
4 尹胜利;;地铁隧道盾构法施工中的问题与防治[A];河南省土木建筑学会2008年学术大会论文集[C];2008年
5 王铁;;城市轨道交通上、下行线盾构超越施工技术[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年
6 张波;范桂欣;程立忠;;小直径盾构电力隧道工程造价分析与控制[A];电网工程造价管理优秀论文[C];2011年
7 杨琼鹏;;软弱地层盾构始发及到达施工技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
8 黄雪梅;钱新;;盾构小曲率半径下穿多轨道铁路特级风险源的技术[A];施工机械化新技术交流会论文集(第十一辑)[C];2010年
9 杨宏伟;范益群;;盾构输水隧洞双层衬砌受力变形分析[A];2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集[C];2009年
10 李刚;彭建成;;复合地层盾构刀具磨损分析及优化配置技术[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟庆琳;盾构螺旋输送机承压输送机理研究及控制中的应用[D];大连理工大学;2012年
2 滕丽;基于土体力学特性的盾构隧道施工风险监控系统研究[D];上海大学;2012年
3 赵宝虎;冲击问题实验应力分析与盾构始发反力架监测[D];天津大学;2009年
4 胡俊;高水压砂性土层地铁大直径盾构始发端头加固方式研究[D];南京林业大学;2012年
5 张远荣;盾构过富水砂层对环境影响的分析研究[D];中国铁道科学研究院;2011年
6 张海波;地铁隧道盾构法施工对周围环境影响的数值模拟[D];河海大学;2005年
7 张新金;盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站关键技术研究[D];北京交通大学;2010年
8 陈慧;基于无衍射光的盾构位姿测量系统的理论与技术研究[D];华中科技大学;2011年
9 苏翠侠;基于数值仿真技术的盾构刀盘系统载荷与结构特性研究[D];天津大学;2011年
10 邓孔书;土压平衡盾构推进系统特性及布局优化设计研究[D];清华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘春虎;盾构土压平衡比控制特性研究[D];广东工业大学;2011年
2 方勇峰;西江盾构项目施工进度管理研究[D];兰州大学;2012年
3 杨三资;10m直径盾构与6m直径盾构引起的土体扰动规律对比研究[D];北京市市政工程研究院;2012年
4 吴盛才;盾构法施工地表高速公路安全监测及稳定性评价[D];长沙理工大学;2012年
5 郭建波;框架桥桥式盾构设计与施工技术的研究[D];北方工业大学;2012年
6 刘涛;盾构穿越引起的既有轨道交通高架线变形及控制[D];北京交通大学;2010年
7 赵权威;盾构下穿京广线郑州站的地表沉降预计及控制技术研究[D];中南大学;2011年
8 赵光;盾构近距离穿越既有重叠隧道工程安全控制研究[D];北京交通大学;2011年
9 王振;某地铁盾构穿越广深铁路桥影响分析及施工控制研究[D];北京交通大学;2012年
10 瞿婧晶;软土地基中盾构近距离上穿越已建隧道的变形效应研究[D];成都理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 上海市政工程设计研究院 温竹茵 周质炎;盾构法施工隧道的纵向受力分析[N];中华建筑报;2009年
2 乾铄;我国首条盾构法施工的水下铁路隧道贯通[N];中国建材报;2011年
3 孙洪涛;浅议盾构法施工地层移动分析的模糊数学模型[N];广东建设报;2000年
4 张艳;亚洲“第一弯”拆除最后一块板[N];文汇报;2008年
5  本报记者 刘扬  通讯员 彭力;地铁五号线成功穿越地坛[N];北京日报;2004年
6 通讯员 周广宽 赵晓搏;科技攻关亮点频出[N];中国铁道建筑报;2009年
7 杨光;西安地铁二号线可顺利穿越明城墙下[N];陕西日报;2007年
8 周炜;从后围寨到纺织城仅需45分钟[N];西安日报;2008年
9 记者 江耀明 通讯员 杨广臣;一口吃进800米 一步跨上新高度[N];中国铁道建筑报;2008年
10 记者 孔祥文 通讯员 应爱武;广州东山口站打破国内无盾构拓建地铁车站历史[N];中国铁道建筑报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978