基于MckyesAli模型盾构刀具切削软土三维力学模型研究

doi:10.3973/j.issn.1672-741X.2016.01.017

隧道建设（中英文） ›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (1): 108-112.DOI: 10.3973/j.issn.1672-741X.2016.01.017

基于MckyesAli模型盾构刀具切削软土三维力学模型研究

杨振兴^1，2，周建军^1，2

(1. 中国中铁隧道集团有限公司，河南洛阳 471009； 2. 盾构及掘进技术国家重点实验室，河南郑州 450001)

收稿日期:2014-12-02 修回日期:2015-01-20 出版日期:2016-01-20 发布日期:2016-02-01
作者简介:杨振兴(1987—)，男，河南郑州人，2013年毕业于中国科学院武汉岩土力学研究所，岩土工程专业，硕士，工程师，主要从事隧道及地下工程的设计和研究工作。E-mail: yangzhenxing2012@163.com。
基金资助:
隧研合(2014-02）；国家863计划项目（2012AA041803)

Threedimensional Mechanical Analysis on Soft Soil Cutting by Shield Machine Based on MckyesAli Model

YANG Zhenxing^1,2， ZHOU Jianjun^1,2

(1. China Railway Tunnel Group Co., Ltd., Luoyang 471009, Henan, China; 2. State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology, Zhengzhou 450001, Henan, China)

Received:2014-12-02 Revised:2015-01-20 Online:2016-01-20 Published:2016-02-01

摘要/Abstract

摘要：

为研究盾构法施工过程中任意位置刀具与软土之间的相互作用，基于朗肯被动土压理论，以MckyesAli理论建立的耕作刀具切土阻力模型为基础，考虑切削土与刀具、地层的法向力、黏聚力以及自身重力等，引入表示切刀任意位置的参变量L和Ψ，根据力的平衡原理，建立任意位置刀具的切削软土三维力学模型。最后，通过与已有模型对比，验证了该模型的准确性；通过编制Excel计算界面，保证了该模型工程应用的可行性。该模型适用于盾构任意位置切刀的受力分析，为刀盘刀具的地质适应性设计提供了更加全面的切刀受力计算公式。

关键词: 盾构刀具, 软土, 朗肯被动土压力, MckyesAli阻力模型, 三维力学模型

Abstract:

In this paper, a threedimensional (3D) mechanical analysis is conducted for soft soil cutting by shield machine, on the basis of Rankine’s Earth Pressure Theory and MckyesAli cutter resistance model. In this modified MckyesAli model, the cohesion of soils, normal stress imposed by cutter and ground, deadweight of soil, parameter L and parameter Ψ are taken into account in association with force balance theory. It shows that the modified model is suitable for analysis on stress of any point of the cutter on cutterhead. The modified model is then compared with existing models, and the applicability of the model is verified by using Excel computing interface. The paper can provide suitable formula for the feasibility design of the cutter of shield machine.

Key words: shield cutter, soft soil, Rankine’s Earth Pressure Theory, MckyesAli resistance model, 3D mechanical model

中图分类号:

U 452

杨振兴，周建军 . 基于MckyesAli模型盾构刀具切削软土三维力学模型研究[J]. 隧道建设, 2016, 36(1): 108-112.

YANG Zhenxing， ZHOU Jianjun. Threedimensional Mechanical Analysis on Soft Soil Cutting by Shield Machine Based on MckyesAli Model[J]. Tunnel Construction, 2016, 36(1): 108-112.

[1]	ZHU Yanfei, GUO Yan, PAN Weiqiang, ZHAO Xiaopeng. Application of Pipe-roofing Method with Various Section Types in Metro Construction of Guiqiao Road Station at Saturated Soft Soil Area（自由断面管幕法在饱和软土地区桂桥路站地铁工程的应用）[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 552-561.
[2]	陈桥, 孙振川, 张兵, 王超峰, 杨将晓, 王发民. 超大直径盾构在海域软土地层掘进推进系统参数控制方法研究 ———以汕头海湾隧道工程为例[J]. 隧道建设, 2020, 40(1): 126-133.
[3]	孙九春, 白廷辉. 软土地铁深基坑力学状态的施工控制系统研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 44-52.
[4]	孙九春, 白廷辉. 软土地铁深基坑开挖过程中围护侧向变形控制方法研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 308-317.
[5]	杨逸枫, 廖少明, 吴东鹏. 软土大断面类矩形组合顶管暗挖车站长期沉降预测分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 213-219.
[6]	高骏, 孟小伟, 马龙祥, 张超, 刘锦超. 软土地层顶管法地下通道近接桥梁施工保护方案研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 234-241.
[7]	朱建峰. 佛山地铁盾构隧道深厚软土地层预处理方法探究[J]. 隧道建设, 2019, 39(8): 1326-1333.
[8]	路平，任斌斌，任兴月，张友良. 软土地区盾构施工对既有单桩工作性状的影响分区研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(5): 754-760.
[9]	王　凯, 孙振川, 牛紫龙, 王国安, 李凤远, 张　兵. 超大直径泥水盾构软土地层推力、转矩分析与计算 [J]. 隧道建设, 2019, 39(12): 2074-.
[10]	马元，刘亚竞，侯永茂，王立忠，洪义. 杭州狭长软土基坑支护侧移规律与解析预测方法研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(11): 1797-.
[11]	白廷辉，郑勇波，刘树佳，刘孟波. 软土深部盾构开挖地层损失率对软土土拱效应的影响分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(S2): 1-6.
[12]	叶宇航，王建，徐文田，刘鑫，柳献. 软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(S2): 151-160.
[13]	张静，译；J. Kuepferle， A. Roettger， W. Theisen， M. Alber，著. 软土刀具的磨损预测——一种研究刀具磨损系统中主要影响因素的新方法[J]. 隧道建设, 2018, 38(S1): 67-72.
[14]	魏纲，姚王晶，许斌，石长江，傅翼，王哲. 软土地区浅埋暗挖大断面隧道拱顶沉降实测分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(7): 1123-1130.
[15]	刘国栋，袁冯丹，许超. 软土地层盾构穿越密集房屋群水平定向注浆加固技术[J]. 隧道建设, 2018, 38(7): 1228-1235.

基于MckyesAli模型盾构刀具切削软土三维力学模型研究

Threedimensional Mechanical Analysis on Soft Soil Cutting by Shield Machine Based on MckyesAli Model

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