盾构机复合地层掘进中的刀盘转矩动态与堵转风险

本文主要探讨了复合地层中盾构机掘进过程中刀盘动态驱动转矩的研究，作者张凯之、余海东和来新民针对上海交通大学的研究背景，深入分析了盾构机在复杂地质条件下掘进时面临的挑战。他们特别关注了盾构机刀盘驱动系统的非线性因素，如变频调速电机的特性、齿轮啮合刚度以及齿侧间隙，这些因素对扭矩传递有显著影响。 在研究中，他们构建了一个冗余驱动的盾构机刀盘切削系统的机电耦合动力学模型，旨在理解在不同软土体积百分比的复合地层中，掘进扭矩载荷的变化规律。通过仿真分析发现，当盾构机从50%软土百分比的地层进入70%软土百分比的地层时，刀盘驱动电机的负荷会急剧增加，有时甚至超过其工作极限，这可能导致电机不稳定运行，从而引发堵转问题。这种现象可能与实际工程中的案例，如昆明上公山隧道施工中频繁发生的堵转事故相吻合。 论文的研究结果对于理解盾构机在复杂地质条件下如何优化设计，防止此类故障的发生具有重要意义。它强调了在设计盾构机时必须充分考虑地层特性对刀盘驱动系统的影响，以便提高设备的适应性和工作效率。此外，文章还提供了关于扭矩载荷波动特征和刀盘驱动转矩动态特性的定量分析，这对于改进盾构机在复合地层中的掘进策略和技术参数选择具有实用价值。 关键词：盾构机、复合地层、非线性、刀盘驱动转矩、堵转 该研究的学术贡献在于将理论分析与工程实践相结合，为盾构机在工程领域的应用提供了重要的理论支持和实践指导，尤其是在处理特殊地质条件下的掘进问题时。