(φ)800mm土压平衡式模型盾构试验系统的研制 Development of the (φ)800 mm EPB Shield Model Testing System.pdfVIP

现代隧道技术 MoDERNTUNNELLⅡ呵G 西800mnl土压平衡式模型盾构试验系统的研制 TECHNoLoGY 文章编号：1009—6582(2014)04一0133一08 咖800mm土压平衡式模型盾构试验系统的研制 胡雄玉何川方勇代光辉江英超 (西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，成都610031) 摘 要文章针对自主研发的咖800mm土压平衡式模型盾构掘进系统，详细介绍了盾构机壳体、掘削系统、螺 旋出土器、推进系统和控制台5个重要部件各自的结构形式、布局特点、参数确定及具体功能等，并指出该模型盾构 试验系统可根据不同的需求开展原样土体掘进试验、相似模型试验，以及盾构近接施工等复杂条件下的模拟试验： 通过在原样砂土地层中的掘进试验结果，分析了地表沉降形态与发展过程及地层损失率与地层位移间的关系：运用 Peck公式对地表沉降进行了计算并与试验值进行了对比，验证了该土压平衡式模型盾构掘进系统的可靠性。 关键词土压平衡式盾构 模型试验盾构系统组成设计参数地表沉降地层损失 中图分类号：U455．43文献标识码：A 盾构模型试验，盾构机壳体与刀盘面板分别采用直 1 引言 径为10 cm的有机玻璃圆筒与面板模拟：王旭等[4] 近年来，盾构法作为一种重要的隧道施工方法 根据多个盾构隧道工程实例，基于岩土体与刀盘相 在我国市政、交通、水利、能源等领域得到了广泛应 互作用的机理和盾构施工经验，总结了刀盘结构、刀 用。然而，盾构施工不可避免地会对地层产生扰动。 具选型布置和刀盘碴土改良装置在地质适应性方面 而扰动的影响又主要体现在地层位移和变形以及地 的设计经验；王国义圈针对成都富水砂卵石的地质特 层应力状态的改变。目前，研究盾构施工对地层扰动 点和现用盾构设备的优缺点的分析，提出了改进盾 的方法主要有经验法、现场实测、模型试验、数值模 体的具体措施；同济大学朱合华团队睁8]以直径6．34 拟等。开展这方面的研究，最有效的方法就是对现场 m的土压平衡式盾构机为参照原型，制造了直径为 实测的数据进行分析。然而，现场实际地层条件的复 400 nm·的双壳单螺旋模型盾构，该模型盾构的掘削 杂多变、所用盾构机械的差异等原因，使得现场实测 刀盘和螺旋出土器共轴。西南交通大学何川团队[9．to 的结果往往不是很理想。作为补充，模型试验更能灵 以城市地铁土压平衡式盾构机为原型，设计并制造 活有效地实现试验的目的与要求，针对土压平衡式 了直径为520mm土压平衡式模型盾构试验系统， 盾构施工中遇到的问题及研究方法，国内外学者开 该系统包括：盾构机壳体、掘削系统、螺旋出土器、推 展了广泛的探索。 进系统和控制台。 Nomoto．T．等哪采用由三层铜管结构制造的直径 综上可见，国内外学者在盾构掘进模型试验方 为100 mm微型盾构机装置，并成功用于离心模型 面已经取得了较大的成果。但总结研究发现，以上的 试验。Champan等[司采用直径为80mm小型螺旋器 试验部分不同程度地存在以下问题：(1)未实现真正 来模拟盾构机开挖，对粘性土地层中(Kaol