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摘要：盾构法作为一种在地表以下暗挖隧道的施工策略，以其经济、安全、对环境扰动较小等特点，已成为地下铁路、输运管道等多种隧道工程建设的主要手段。刀盘系统作为盾构核心部件，在掘进历程中始终与土体接触并相互作用，因而在接触界面上相互作用载荷十分复杂，且由于位置特殊，很难直接测量,由此刀盘系统载荷是直接联系到盾构设计和施工效率的关键参数。对于刀盘系统载荷及其与相关参数间影响规律进行探讨可以为盾构设计、施工中参数的选取及制约提供有效参考及论述依据。本论文以盾构刀盘载荷平衡的力学基本概念出发，基于弹力学模型对盾构刀盘系统载荷相关不足展开浅析。首先推导了平端刚性圆柱型压头与弹性半空间接触模型的载荷、变形及材料参数间联系，讨论了接触面应力，特别是切向应力，在不同状态下的分布规律。在此基础上，着眼于盾构掘进历程中刀盘系统-土体耦合作用界面上载荷和刀盘驱动载荷始终保持平衡的基本特点，将弹力学模型相关结果运用于盾构刀盘载荷不足的探讨，紧抓掘进施工中的载荷、地质、掘进位移等关键因素，讨论了刀盘与土体耦合作用界面载荷分布规律，实现了对刀盘系统载荷的预估并确定了其相关影响因素，最后近似浅析了各关键参数间影响规律。本论文工作是在对盾构刀盘系统力学特点进行浅析与简化的基础上，将遵循相同平衡准则的接触力学模型运用于盾构刀盘系统载荷不足探讨，本论文提出的盾构掘进简化力学模型得到了相关实验结果及工程实践数据的支撑，初步浅析结果表明该简化模型可以近似地对盾构关键参数间的相互影响进行描述，并可用于对关键参数变化走势进行预估。关键词：弹力学模型论文刀盘系统载荷论文界面载荷分布论文
中文摘要3-4
ABSTRACT4-7
第一章 绪论7-14
1.1 选题背景及作用7
1.2 本领域探讨近况7-12
1.2.1 盾构载荷相关探讨近况7-11
1.2.2 轴对称压头接触不足进展及探讨近况11-12
1.3 本论文工作内容12-14
第二章 考虑摩擦的刚性压头弹力学模型14-26
2.1 模型描述14-15
2.2 Goodman 近似策略15-17
2.3 求解历程17-26
2.3.1 Hankel 积分变换与对偶积分方程17-19
2.3.2 法向部分求解19-21
2.3.3 切向部分求解21-26
第三章 基于接触力学模型的盾构刀盘系统载荷浅析26-40
3.1 基于接触力学模型的盾构刀盘系统载荷力学建模26-27
3.2 盾构刀盘系统界面载荷分布规律27-32
3.2.1 盾构刀盘系统界面法向应力分布27-29
3.2.2 盾构刀盘系统界面切向应力分布29-32
3.3 盾构刀盘系统载荷预估及相关参数间影响联系32-37
3.3.1 盾构刀盘系统载荷经验公式32-33
3.3.2 基于接触模型的盾构刀盘系统载荷预估公式33
3.3.3 地质参数对盾构载荷与变形联系的影响33-37
3.4 盾构刀盘系统推力、扭矩间相互联系浅析37-40
第四章 关于盾构刀盘系统载荷探讨的一些讨论40-43
4.1 盾构刀盘系统界面载荷分布规律的讨论40
4.2 关于盾构刀盘系统载荷近似预估模型的讨论40-42
4.3 关于盾构刀盘系统载荷近似力学模型的讨论42-43