岩土盾构振动掘削机理与减阻规律数值优化研究
盾构设备是现阶段重要的大型隧道挖掘和铺设机械,在今天中国各个城市地区都有广泛的应用。而应用岩土振动掘削技术能有效降低盾构机械的掘削阻力和能耗。
论文以岩土掘削减阻机理及规律为理论研究着眼点,采用理论分析与有限元数值仿真方法,结合盾构刀盘动力学测试台架设计和相关掘削实验,研究盾构刀具、刀盘与岩土振动掘削过程的数值建模技术、岩土盾构振动掘削减阻规律及刀盘激振参数优化。主要工作包括:(1)土壤振动减阻机理分析。
通过研究盾构刀具和刀盘的振动运动轨迹,推导盾构切刀软土掘削中的动力学载荷解析式,综合土壤的物理属性和动静强度分析土壤振动掘削工作机理。(2)土壤Drucker-Prager本构模型修正和岩土振动切削数值建模与求解方法研究。
针对盾构振动掘削以及杭州地质土壤特性选择合适的土壤本构模型,并通过岩土三轴试验得出土壤物理特性参数,进行Drucker-Prager本构模型修正;并通过数值FEM,DEM建模,Lagrange、ALE数值求解方法的土壤分析与对比,进行岩土振动切削数值建模与振动掘削过程的数值仿真求解方法研究。(3)基于LS-DYNA建立盾 ...