盾构机密封舱土压力分布的有限元数值模拟研究

本文档探讨了"盾构机密封舱土压力分布的有限元数值模拟"这一关键主题，发表于2011年的辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第30卷第1期。作者上官子昌、李守巨、亢晨钢和栾茂田来自大连理工大学的建设工程学部、土木工程学院以及工业装备结构分析国家重点实验室，共同合作研究。 研究的核心目标是确定盾构机在掘进过程中密封舱内渣土的非线性本构模型及其参数。他们提出了一种创新的方法，即通过三轴压缩实验数据的参数反演，来精确地理解和预测土压力行为。这是一项重要的工程实践，因为准确的土压力分布对盾构机的稳定性和效率具有直接影响。 作者运用土压力理论构建了盾构机掘进工作面的土压力分布模型，这是理解施工过程中地层承载力的基础。接着，他们采用Duncan-Chang非线性双曲线本构模型，这是一个在土力学中常用的数学模型，用于模拟土壤的压缩性和剪切行为。通过数值模拟，研究人员揭示了土压平衡盾构机密封舱内土压力分布的独特特性，发现密封舱隔板上的土压力与掘进工作面的土压力之间存在显著的压力差，这个差值受刀盘开口率这一关键参数的影响。 这项工作的主要发现，即密封舱内土压力分布场对控制系统的参考价值，对于实际工程应用来说至关重要。它为设计和优化盾构机的密封舱土压力控制系统提供了科学依据，有助于提升施工过程的安全性和效率。本文的研究成果为盾构机的设计者和工程师提供了一种工具，帮助他们更好地理解和管理地下隧道施工过程中的复杂土压力动态。