[發明專利]盾構刀盤不同安裝半徑處刀具數量的確定方法

有效

• 申請號: 201410083908.3
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103899326A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張茜;亢一瀾;侯振德;蔡宗熙
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明屬于盾構機械技術，具體涉及一種盾構刀盤不同安裝半徑處刀具數量的確定方法。

背景技術

盾構是地下工程中的典型掘進裝備，目前已被廣泛應用于各類隧道工程建設中。刀盤位于裝備最前方。在盾構機中，刀盤以及刀具如同是人的“牙床”和“牙齒”，屬于掘進裝備的核心部件。目前的盾構刀盤，原則上是刀盤安裝半徑不同而設置的刀具數量相同，即不同半徑每一圈刀具的數量相等。然而，由于刀盤上不同區域所受的載荷并不均勻，而且刀具處在不同的刀盤位置，其切削軌跡也不相等（一般越靠近刀盤邊緣處載荷越大，當然刀具切削的軌跡也相對越長）。如果按目前的設計方法，在不同半徑上設置相同數量的刀具，則靠近刀盤外緣處的刀具首先會先被損壞。如果根據刀盤上不同的半徑設置不同數量的刀盤，那么其設計的依據在哪里？由于盾構掘進屬于地下封閉施工，開倉換刀十分困難且成本昂貴。因此，本發明提出一種盾構刀盤科學確定刀具數量的方法，能考慮到刀盤不同位置處的受力特征以及刀具切削軌跡差異，使刀盤不同位置處刀具的使用壽命盡量接近，以減少換刀次數，降低生產成本。

發明內容

本發明的目的是，提出一種盾構刀盤不同安裝半徑處刀具數量的確定方法，為盾構裝備設計提供科學有效的參考依據。

盾構刀盤不同安裝半徑處刀具數量的確定方法，包括五個步驟：

(1)根據受力特征，首先將刀盤劃分為兩個區域，然后分別確定這兩個區域內每一條安裝半徑上所需的刀具數量：如果刀具安裝半徑滿足區域劃入區域1，如果刀具安裝半徑滿足區域劃入區域2，其中r₁和r₂分別代表區域1和區域2內刀具的各條安裝半徑，R為刀盤半徑。

(2)計算區域1內的推進應力σ₁：

σ1=54Eδ13πR(1-μ2)-1413σs,]]>

式中：E為土體彈性模量，μ為土體泊松比，δ為掘進進尺，σ_s為土體的應力極限；

(3)確定區域1內的刀具數量n₁：

n1=nsrσsRσ1]]>

式中：n_s為刀盤邊緣處的刀具數量；

(4)計算區域2內的推進應力σ₂：