隧道掘進機刀盤拓撲結構性能評價方法研究

《隧道掘進機刀盤拓撲結構性能評價方法研究》是依託天津大學，由劉建琴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：隧道掘進機刀盤拓撲結構性能評價方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉建琴
• 依託單位：天津大學

項目摘要

隧道掘進機是我國當前急需重點研究的重大技術裝備。由於缺乏刀盤拓撲結構設計理論及結構性能評價方法的指導，施工中經常出現機器參數、施工參數和岩土特性參數不匹配，並導致刀具、刀盤破損失效嚴重，整機故障率高、能耗大，掘進性能低下等問題。本項目擬套用粗糙集理論研究刀盤的拓撲結構特徵及地質特徵參數的提取和數學描述方法，識別決定掘進性能的多領域參數間的複雜耦合關聯，建立描述掘進機性能的影響因素的數學模型。進而以掘進機掘進能耗、效率、穩定性等為指標，揭示不同地質特徵下，不同拓撲結構的刀盤對掘進機性能的影響機理。套用非線性回歸理論，建立刀盤拓撲結構性能耦合評價指標體系。在此基礎之上，建立刀盤拓撲結構性能評價指標耦合計算方法及掘進機操作參數的設定與控制方法，形成全面的刀盤拓撲結構性能預測評價方法。最終通過室內試驗和實際工程對研究成果進行驗證與完善，建立一套刀盤結構性能評價理論，為刀盤設計和施工最佳化提供方法支撐

結題摘要

隧道掘進機是關鍵的重大技術裝備，其中刀盤拓撲結構設計理論與結構性能評價方法是其關鍵技術之一。掘進機械施工中經常出現機器參數、施工參數和岩土特性參數不匹配，導致刀具、刀盤破損失效嚴重，整機故障率高、能耗大，掘進性能低下等問題。本項目以力學建模、數值仿真、實驗研究為技術手段，在對決定掘進性能的多領域參數間的複雜耦合關聯深入認識和掌握的基礎上，提出了全面的刀盤拓撲結構性能預測評價方法，利用工程實例驗證了上述設計理論與方法的正確性和有效性。 項目研究分析了國內外隧道掘進機刀盤設計研究現狀，調研、收集和分析了隧道地質參數、掘進機結構參數及現場操作參數等數據。依據對掘進性能影響作用的大小，提取了主要的刀盤結構參數和地質參數，並進行了描述；基於實際工況及掘進數據，建立了描述多參數耦合作用關係之間的模型。研究了刀盤拓撲結構參數、地質特徵參數和掘進操作參數之間的映射關係；開展了硬岩掘進機可掘進性預測分析方法研究，構建了掘進機性能的評價指標，建立了掘進機刀盤拓撲結構性能評價方法。建立了基於拓撲結構評價指標體系的掘進機操作參數的設定和控制方法；開展了刀盤拓撲結構方案設計研究，提出了具有地質適應性刀盤拓撲結構設計方法。 本項目研究將為掘進機械中刀盤拓撲結構設計及結構性能評價提供基礎理論依據和方法指導。