文档介绍：盾构***及开挖面分析
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目录
一、盾构***
二、盾构开挖面的变形与破坏分析
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一、盾构***
对于盾构机来说,掘削系统即是掘削刀盘及其驱动系统。掘削系统对于盾构机的施工效果有着决
E5
>86
>2000
78～85
9～17
5～6
砂层***
超
硬
钢
的
种
类
及
特
性
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海瑞克齿刀由刀体、端部硬质合金刀片和背部球齿构成。
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海瑞克刮刀是用硬质合金钢做为刀头，高耐磨合金钢作为刀体。
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其它进口盾构***在材料方面由两至三种构成，即基体材料、硬质合金材料、***刃口堆焊材料等复合制成。下表为一种用于盾构机***刃口的铁基堆焊材料的化学成分和性能。
一种铁基***刃口堆焊材料的化学成分和性能
化学成分
硬度
（HRC）
C
Cr
Ni
Si
Mn
Mo
Fe
-
5-10
1-3
<1
-2
<
余量
50-55
镶铸
堆焊
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对于不同地层的开挖，盾构的***通常采用不同型式：开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀；地层为较软岩石时，采用齿刀；地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀(或刮刀)。
4 ***的选择
卵石层(N>40)
砂砾卵石
(10<N<40)
洪积土
(砂质土)
(10<N<25)
冲击粘土
(0<N<10)
标准贯入锤击数
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5 ***的作用及切削机理
(1) 切削刀
切削刀是盾构机切削开挖面土体的主***，切削刀一般形状如左下图所示。一般情况下，β(前角)与α(后角)值随切削地层特性不同变化，取值范围在5～20度之间，粘土地层稍大，砂卵石地层稍小。
切削刀一般形状示意图
三棱刮刀
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切削刀为盾构机开挖非岩质地层的基本***，其形状、布局将对开挖效果有重要影响。切削刀切削土体的示意见下图。对于软土地层或经滚刀破碎后的碴土将通过切刀和刮刀进行开挖。碴土随切刀、刮刀正面进入碴槽，因此切刀、刮刀既具有切削的功能又具有装载的功能。
切削刀切削土体示意图
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顾名思义，超前刀即为先行切削土体的***。超前刀在设计中主要考虑与切削刀组合协同工作。***切削土体时，超前刀在切削刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切削刀创造良好的切削条件。据其作用与目的，超前刀断面一般比切削刀断面小。采用超前刀，一般可显著增加切削土体的流动性，大大降低切削刀的扭矩，提高***切削效率，减少切削刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层使用效果十分明显。
超前刀***形状及与切削刀协同切削土体的示意图见左下图。
(2) 超前刀(也称先行刀)
超
前
刀
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盘圈贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型***，因土体属松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。采用盘圈贝型刀，将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石，可较好地解决盾构机切削土体(砂卵石)的难题。
(3) 盘圈贝型刀
盘圈贝型刀实物照片
盘圈贝型刀示意图
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采用大刀盘全断面切削土体，布置在刀盘不同位置的切削刀，从刀盘外周至中心，运动圆周逐渐减小，中心点理论上可以视为零，相应土体流动状态也是越来越差。而且中心支撑部位( m)不能布置切削刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可考虑在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀。
(4) 鱼尾刀
鱼尾刀示意图
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根据经验，鱼尾刀的设计和布置可应用两个技巧：其一让盾构机分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面( m)土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其他切削刀不在一个平面上，一般鱼尾刀超前600 mm左右，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切向、径向运动的基础上，又增加一项翻转运动(如同犁地一般)：这样既可解决中心部分土体的切削问题和改善切削土体的流动性，又大大提高盾构机整体掘进水平。
鱼尾刀切削土体示意图
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(5) 仿形刀
盾构机一般设计两把仿形刀(一把备用)，布置在辐条的两端。施工时，可以根据超挖多少和超挖范围的要求，从辐条两端径向伸出和缩回仿形刀，达到仿形切削的目的。仿形刀伸出最大值一般在80～130mm之间。盾构机在曲线段推进、转弯或纠偏时，通过仿形超挖切削土体创造所需空间