摘要：在分析工作原理的基础上,建立了泥水平衡盾构开挖面平衡控制系统的数学模型,为该系统中的气泡舱气压力调节回路和泥水液位调节回路设计了不同的控制器,分别在气泡舱气压力单回路调节模式和气、液双回路调节模式下就所设计的不同控制器的控制效果进行了仿真对比,得出了不同干扰对系统的影响情况,针对影响较大的干扰,提出了相应的控制对策,给出了根据不同的实际应用要求和场合所应选择的最佳控制方式和自动切换方法,由此设计出该系统的数字化统一控制模型.

摘要：研究目的:泥水平衡盾构刀盘扭矩是盾构设计的关键参数,为精确计算该扭矩值,结合泥水平衡盾构的特点,推导泥水平衡盾构刀盘扭矩计算公式,通过天津地下直径线工程和北京地下直径线工程中的刀盘扭矩实测值,对计算公式的准确性进行验证,并对泥水平衡盾构刀盘扭矩的组成和主要影响因素进行分析。研究结论:(1)刀盘正面摩阻扭矩所占总扭矩比重最大,达到60%以上,其次是刀盘背面摩阻扭矩和刀盘侧面摩阻扭矩,这三项占刀盘总扭矩的90%以上;(2)刀盘开口率每增加10%,刀盘扭矩约降低5%;(3)泥水压力每增加10%,刀盘扭约增加8%;(4)刀盘扭矩随刀盘直径的增大而增大,且扭矩增加量亦随刀盘直径的增大而增大;(5)刀盘扭矩随刀盘与土体间摩擦系数的增大而增大,两者相关性良好;(6)该研究结果可为泥水平衡盾构设计、施工阶段刀盘扭矩的精确预测和控制提供依据。

摘要：文章依托沈阳地铁十号线11标长青桥站—浑南大道工程,该工程区间全长1.6 km,采用?6240 mm泥水平衡盾构施工,穿越段以富水砂砾层为主,最大粒径110 mm,在施工过程中,通过优化调整刀盘的合理选型和泥浆参数,有效地减少了刀盘的磨损,全程未更换刀具。研究表明:通过分析盾构设计阶段刀盘的选型配置和隧道贯通后刀具的磨损情况,提出了一套有针对性的泥水盾构刀盘配置;通过分析施工掘进参数可知,提高泥浆粘度虽然可以增加泥浆支护效果,但易在盾构刀盘的正面形成泥饼,导致正面砾石无法顺利进入土舱内,进而造成扭矩及推力的异常;通过分析不同粘度、比重下盾构机扭矩及推力的变化,总结了富水砂砾层中泥浆参数的合理指标,对今后类似工程的施工具有借鉴意义。

摘要：为研究泥水平衡盾构施工对地层孔隙水压力的扰动规律,针对3种典型地层开展流固耦合分析,研究盾构施工期间不同阶段地层孔隙水压力的纵向和横向变化规律,提出孔隙水压力扰动比的概念并对其施工扰动的程度进行评价。研究结果表明:1)泥水平衡盾构在经过软土地层时,孔隙水压力会有明显的下降趋势;2)泥水平衡盾构掘进会对开挖面前方土体孔隙水压力产生不同程度的水力堆积效应,该堆积效应的产生是泥膜产生的必要条件之一;3)不同地层中泥水平衡盾构施工对孔隙水压力造成的扰动不同,拱顶位置孔隙水压力扰动最大,拱腰次之,拱底最小;4)施工中注浆压力的施加与孔隙水压力的扰动程度密切相关;不同地层在不同的开挖阶段横断面渗流场的分布规律和形状不同,拱顶处均表现为水流压力集中点;同时,泥水平衡盾构在施工期对孔隙水压力的扰动有残余效应。

摘要：泥水平衡盾构在掘进复杂地层时,泥浆性能是维持开挖面稳定的关键因素之一。以南宁轨道交通5号线泥水盾构掘进泥岩圆砾复合地层为工程背景,采用控制变量法,利用自制的模拟泥水盾构掘进系统,比选泥浆外加剂,分析外加剂掺入量和地层复合比对出浆相对密度的影响规律;然后采用析因设计综合分析不同地层复合比、膨水比和渣土用量下,泥浆的渗透规律及动、静态泥膜成膜规律。研究表明:不同外加剂对膨润土泥浆性质改变较大,甲基硅酸钾和氯化钾能够有效降低出浆相对密度,氯化钠、硅酸钠促进泥岩遇水崩解;渣土掺入可有效降低滤水量,提高成膜质量,减少膨润土使用量;刀盘转速小于等于2.5r/min时,泥膜生成速率大于等于破坏速率,保证掘进工作面的稳定性;适应泥岩圆砾复合地层复合比0~1的泥浆膨水比为0.10~0.20,渣土含量为100~200 g/kg,甲基硅酸钾含量为3.75%~7.50%。

摘要：为保障盾构施工安全并提升掘进效率,提出基于长短时记忆神经网络(LSTM)算法的大直径泥水平衡盾构掘进姿态预测方法。选取泥水平衡盾构掘进过程中的参数,并采用Pearson相关系数对盾构姿态的关联因素进行分析,获取影响盾构姿态的主要因素,以此构建盾构姿态预测数据集;采用长短时记忆神经网络建立盾构姿态预测模型,并利用自适应估计(Adam)算法对其进行优化以获取最优的盾构姿态预测结果。盾构姿态的预测参数主要包括:盾头水平偏差(HDSH)、盾头垂直偏差(VDSH)、盾尾水平偏差(HDST)、盾尾垂直偏差(VDST)、俯仰角(R)、滚动角(P)。影响盾构姿态预测结果的主要因素为盾构参数和地层参数,其中,盾构分组油缸压力和地层平均抗压/抗剪强度对盾构姿态的影响最大。经过优化的Adam-LSTM神经网络模型对盾构角度的预测效果最优,均方差在0.1以下;对盾构姿态各项参数预测的平均误差小于5%的占比超过80%。

摘要：为研究超大直径泥水平衡盾构穿越断层破碎带施工技术,以深圳某隧道工程为依托,对超大直径泥水平衡盾构穿越断层破碎带工程特点及难点进行分析,重点分析了泥水平衡盾构掘进过程中滞排、结泥饼、刀具磨损严重等问题产生的原因,并研究了泥水平衡盾构穿越断层破碎带的关键技术。针对滞排、结泥饼问题,在盾构机选型阶段优化刀盘结构设计,并采用大格栅+双破碎机排渣破碎系统、气垫直排式及主机段小循环模式等针对性措施,提高泥浆携渣能力、输送能力,降低渣土滞排和结泥饼的风险;针对刀具磨损严重问题,提出强化刀具状态监测及“逢红必检、有损必换”、杜绝刀具“带病作业”的刀具管理方针,确保刀具状态监测的可靠性和准确性,提高刀具使用寿命;最后,结合现场实践总结出“预防为主、防治结合、综合治理”的施工原则,采取辅助气压掘进模式穿越断层破碎带;通过对施工过程的研究分析,得到盾构掘进参数、泥水参数建议值以及各项针对性解决措施。

摘要：沈阳地铁4号线劳动路站—望花屯站区间隧道穿越地层为富水粉质黏土地层,细颗粒较多,其中粒径≤10μm的颗粒占比达61.23%。选取该区间0~290环作为试验段,对泥水平衡和土压平衡两种掘进模式进行试验研究。通过详细讨论土压平衡模式和泥水平衡模式相互转换的关键技术,对比分析两种模式的掘进效率和地层沉降控制效果。试验研究结果表明,土压平衡模式掘进效率远高于泥水平衡模式,对于泥水平衡模式,由于地层细颗粒含量高,泥浆分离效率低,导致盾构掘进效率降低;监测结果表明,两种掘进模式均能有效控制地层沉降。根据试验结果,对该区间隧道剩余区段全部采用土压平衡模式掘进,平均日掘进进尺由5.2环提高至10.3环。

摘要：泥浆处理是泥水平衡盾构工程的重要组成部分,包含泥水分离、调制新浆、泥浆干化、砂石回收等系统。泥浆处理系统的整体处理能力对保证正常掘进至关重要,目前盾构工程的泥水处理场地设计和设备匹配较经验化,易出现处理能力不足使盾构停机的情况。依托杭州之江路泥水盾构工程现有的泥水处理方法和设备,基于途经土体实测参数和泥水循环系统的全流程物料平衡,计算分析了主要池体所需容积及各处理环节所需处理量和分流比,匹配了相应参数的处理方法及设备,形成一套泥浆处理系统的计算分析方法。在此基础上设计改进后的场地布置,以实现设备投入、处理场地、泥浆处理量三者平衡。

摘要：泥水平衡盾构穿越富水硬岩地层时,合理的掘进参数是盾构安全高效掘进的基础。依托青岛地铁8号线某区间泥水平衡盾构段项目,分析了盾构穿越富水硬岩地层的总推力及贯入度等参数。对刀具与岩体作用荷载值和刀具荷载设计值进行了计算,提出了盾构掘进参数的优化方案,并分析了优化后的掘进效率。结果表明:总推力可以控制刀盘贯入度,宜优先通过控制总推力增加盾构掘进速度;刀具与岩体作用荷载为4277.87 kN,远小于9528.22 kN的设计荷载值,故可适当增加刀具与岩体作用荷载至设计荷载值的75%;盾构总推力提升至18000 kN后,刀盘贯入度增加,每环开挖耗时较优化前减少了38.7%,施工效率增加了一倍。