盾构机密封舱土压力分布的有限元数值模拟：参数反演与特性分析

本文主要探讨了盾构机在土压平衡掘进过程中密封舱土压力分布的数值模拟方法。针对盾构机密封舱渣土的非线性行为，研究者提出了一个关键的参数反演策略，该策略利用三轴压缩实验数据来确定模型参数，这在实际工程中具有重要的应用价值，因为准确的参数是模拟土体行为和预测机械负载的关键。 作者们基于土压力理论，构建了一个详细的盾构机掘进工作面土压力分布模型，这是理解地下施工过程中的地层响应和机舱稳定性的重要基础。他们选择Duncan-Chang非线性双曲线本构模型，这是一种常用的土体本构关系，它考虑了土体的非线性和剪切行为，适用于模拟复杂地质条件下的土压力分布。 通过有限元数值模拟，研究人员揭示了土压平衡状态下密封舱内土压力分布的独特特性。他们的研究表明，密封舱隔板上的土压力与掘进工作面土压力之间存在显著的压力差，这个压力差的变化受刀盘开口率这一关键参数的影响。刀盘开口率决定了渣土排出的速度和方式，从而直接影响到土舱内的压力分布情况。 此次模拟的结果为盾构机的密封舱土压力分布式控制系统提供了重要的参考模型，这对于优化施工工艺、设计更安全的盾构机结构以及防止施工过程中可能发生的地层塌方等问题具有显著指导意义。通过数值模拟，工程师们可以更好地理解和控制盾构机在地下挖掘过程中的动态行为，提升施工效率并保障施工安全。 本文的研究成果对提高盾构施工技术的精确性和安全性具有重大贡献，展示了现代数值模拟方法在解决实际工程问题中的重要作用，同时也为后续的隧道建设提供了宝贵的数据支持和技术积累。