关天民，刘春花，武力，鞠尔男，雷蕾

(1.大连交通大学 机械工程学院， 辽宁 大连 116028;2.大连东软信息学院 电子工程系，辽宁 大连 116023)

砂卵石地层盾构刀盘有限元分析

关天民1，刘春花1，武力1，鞠尔男2，雷蕾1

(1.大连交通大学 机械工程学院， 辽宁 大连 116028;2.大连东软信息学院 电子工程系，辽宁 大连 116023)

参照北京地铁某地段砂卵石地层盾构施工中使用的盾构机刀盘刀具结构，重建了刀盘刀具的三维实体模型；根据地层特性参数计算出了切刀、先行刀和周边刀的切削力以及地层对刀盘的压力和摩擦力，建立了盾构机刀盘的有限元计算模型；针对刀盘初始切削、掘进砂卵石地层和遇到大粒径卵石三种工况，分别分析刀盘刀具的受力特性，得出了应力应变分布规律，并结合工程实例提出刀盘结构的改进措施.

砂卵石地层；刀盘；刀具；有限元分析

0 引言

随着城市地铁工程的快速发展，盾构法修建隧道技术在我国得到了广泛的应用.盾构机刀盘是盾构掘进机的核心部件，其作用主要是开挖地层、稳定开挖面、搅拌碴土[1].砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，其基本特征是结构松散、无胶结、呈大小不等的颗粒状[2].砂卵石内摩擦比较大，土的摩擦阻力大，在砂卵石地层中施工对盾构刀盘的磨损程度是极其严重的.

李朝、龚艳霞等[3]依据刀盘的实际磨损情况进行分析，给出了提高盾构刀盘耐用性、减少刀盘磨损的工程措施；张明富、袁大军等[4]采用动态磨损监测装置盾构刀具进行磨损监测,为工程实际中减小刀具磨损及预测盾构在类似地层条件下的最长掘进距离等提供理论依据；……