發(fā)布時(shí)間：2020-06-14 02:23

【摘要】：在城市中,人口的快速增多使交通變的擁堵,為了緩解此問(wèn)題,地下空間開(kāi)發(fā)和利用成為城市發(fā)展的主要趨勢(shì),地下的工程建設(shè)主要依賴于盾構(gòu)技術(shù)。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)以高效安全、擾動(dòng)小、地質(zhì)條件適應(yīng)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)著稱。但是它的施工水平要求高并且投資成本很大,為了能夠節(jié)約成本就必須降低能耗,提高施工效率,節(jié)省不必要能源的浪費(fèi)。為了解決以上問(wèn)題,本文對(duì)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中的能耗進(jìn)行了研究:(1)對(duì)影響盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行理論分析,依據(jù)土力學(xué)和流體力學(xué)理論對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行受力分析,通過(guò)做功的角度定義能量的消耗。求出盾構(gòu)機(jī)的推力,并依據(jù)能量守恒原理,進(jìn)一步求出推進(jìn)系統(tǒng)做功的數(shù)學(xué)模型。基于盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),得到盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)能耗數(shù)學(xué)模型。利用自適應(yīng)粒子群算法(APSO)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),分析能耗變化和各個(gè)參數(shù)的靈敏度。(2)對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)系統(tǒng)進(jìn)行分析,根據(jù)物理學(xué)理論對(duì)刀盤(pán)系統(tǒng)進(jìn)行剖析,通過(guò)做功的角度定義能量的消耗。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)法和理論推導(dǎo)法求出刀盤(pán)扭矩,并比較兩種方法的優(yōu)劣。根據(jù)能量守恒原理,進(jìn)一步求出刀盤(pán)系統(tǒng)做功的數(shù)學(xué)模型�；�于盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),得到盾構(gòu)刀盤(pán)系統(tǒng)能耗數(shù)學(xué)模型。利用自適應(yīng)遺傳算法(AGA)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)通過(guò)對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)系統(tǒng)的分析,得到推力與刀盤(pán)扭矩的改進(jìn)公式,同時(shí)對(duì)盾構(gòu)排渣系統(tǒng)進(jìn)行分析,得到螺旋輸送機(jī)扭矩的推導(dǎo)公式。基于對(duì)以上三個(gè)系統(tǒng)的分析,構(gòu)建出盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)系統(tǒng)能耗數(shù)學(xué)模型。利用果蠅優(yōu)化算法(FOA),對(duì)多參數(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化,獲得推力、推進(jìn)速度、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、切削深度、埋深、螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速、螺旋輸送機(jī)扭矩的最優(yōu)值。同時(shí)對(duì)各參數(shù)的尋優(yōu)軌跡進(jìn)行研究,揭示了各參數(shù)對(duì)能耗的影響程度。對(duì)掘進(jìn)系統(tǒng)多參數(shù)協(xié)同優(yōu)化和推進(jìn)系統(tǒng)、刀盤(pán)系統(tǒng)單個(gè)變量參數(shù)優(yōu)化的控制效果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,FOA算法對(duì)掘進(jìn)系統(tǒng)的協(xié)同控制效果要好于APSO算法和AGA算法對(duì)對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)和刀盤(pán)系統(tǒng)的單個(gè)變量控制的效果。 【學(xué)位授予單位】：遼寧石油化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU621;TP273

【圖文】：

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)系統(tǒng)能耗優(yōu)化控制2009 年至今是中國(guó)盾構(gòu)技術(shù)的跨越期，中國(guó)的盾構(gòu)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到高潮，自主創(chuàng)新研發(fā)不斷涌現(xiàn)。2011 年，我國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)的微型泥水盾構(gòu)和壓巖石雙模式盾構(gòu)在伊朗伊斯法罕電纜隧道工程和伊朗馬什哈德地鐵工程中取得不錯(cuò)的效果。201年年底，在鄭州中州大道下穿工程中，應(yīng)用了世界上斷面最大的土壓平衡矩形頂管機(jī)斷面尺寸為 10.12m×7.47m。2014 年，我國(guó)研制的泥水平衡盾構(gòu)應(yīng)用于蘭州地鐵穿黃工程建設(shè)，，國(guó)內(nèi)地鐵也將首次穿越黃河。2015 年，國(guó)內(nèi)研發(fā)出一種可以使盾構(gòu)的驅(qū)動(dòng)效率大幅度提高的永磁同步驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)，也是世界上第一臺(tái)永磁同步驅(qū)動(dòng)盾構(gòu)，引領(lǐng)了盾構(gòu)技術(shù)的新方向。2016 年，中國(guó)又取得突破，研發(fā)出高鐵大直徑泥水盾構(gòu)和超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)，也是具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的。同年 7 月，在蒙華鐵路白城隧道工程中使用的馬蹄形盾構(gòu)，是世界第一臺(tái)馬蹄形盾構(gòu)，如圖 1.1 所示，推動(dòng)了盾構(gòu)技術(shù)的新紀(jì)元。

遼寧石油化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及其工作原理土壓平衡盾構(gòu)機(jī)(EPBS)，也叫削土密封式盾構(gòu)，是一種全封閉式盾構(gòu)機(jī)。在紛堵的城市中，以高效率、無(wú)污染、安全性高等卓越的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于各種隧道建設(shè)當(dāng)中壓平衡盾構(gòu)機(jī)與泥水盾構(gòu)的最大區(qū)別就是介質(zhì)的不通，前者是泥水而后者是泥土盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過(guò)程中切削的土體等雜質(zhì)通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入到土倉(cāng)，然后再通過(guò)后車(chē)等運(yùn)送到地表。為了保證安全，切削面必須保持壓力的穩(wěn)定，也就是前端刀盤(pán)的壓力需要和土倉(cāng)內(nèi)是平衡的，同時(shí)也要保證進(jìn)出螺旋輸送機(jī)的土量也要一致，需要通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速或者刀盤(pán)轉(zhuǎn)速來(lái)保持上述的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條及環(huán)境的不同，正確選擇盾構(gòu)機(jī)的類型也是至關(guān)重要的，盾構(gòu)機(jī)的分類如圖 2.1�？傊�，盾構(gòu)技術(shù)的普及極大的促進(jìn)了城市交通的發(fā)展，有著舉重若輕的意義。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2712118