盾构机刀盘选型及设计理论研究
盾构机械刀盘设计中的材料与优化分析
盾构机械刀盘设计中的材料与优化分析盾构机械刀盘是在地下工程中使用的重要工具，它承担着掘进、支护和排土的任务。
在盾构机械刀盘设计中，材料的选择和优化分析是关键的因素之一。
本文将对盾构机械刀盘设计中涉及的材料和优化分析进行详细探讨。
1. 材料选择在盾构机械刀盘的设计中，一般采用高强度、高耐磨性的材料来确保其在复杂地质环境下的可靠性和耐久性。
以下是在盾构机械刀盘设计中常用的材料：1.1 钢材：一般选择优质的耐磨钢，如国内的42CrMo等，具有高强度、高硬度和良好的耐磨性能。
1.2 合金材料：常用的合金材料有硬质合金和高速钢。
硬质合金具有高硬度、高耐磨性和较好的韧性，适用于切削和磨损较大的部位；高速钢具有高硬度、高切削性能和较好的韧性，适用于切削和磨损较小的部位。
1.3 复合材料：复合材料由两种或更多种材料组合而成，具有材料各自优点的综合性能。
可以根据具体的工程要求选择合适的复合材料，如钢与陶瓷的复合材料、钢与橡胶的复合材料等。
2. 材料优化分析在盾构机械刀盘的设计中，材料的选择之外，还需要进行优化分析，以确保刀盘在使用过程中的稳定性和效率。
以下是一些常用的材料优化分析方法：2.1 综合性能评价：通过评估材料的硬度、韧性、耐磨性、耐蚀性等综合性能，选择最适合的材料。
可以使用材料试验和数值模拟等方法进行综合性能评价。
2.2 材料强度分析：通过材料的强度参数（如抗拉强度、屈服强度等）和应力分析，评估材料在工作环境下的稳定性。
可以使用强度理论和有限元分析等方法进行材料强度分析。
2.3 优化设计：在材料选择和刀盘结构设计时，综合考虑材料的机械性能、梁端受力和变形等因素，以最小化刀盘的质量和尺寸，提高刀盘的效率和使用寿命。
同时，盾构机械刀盘的设计还要考虑与其他部件的匹配、制造和维修的方便性等因素。
只有在材料选择和优化分析的基础上，才能设计出安全可靠、高效耐用的盾构机械刀盘。
总结起来，盾构机械刀盘设计中的材料选择和优化分析是确保盾构机械刀盘能够在复杂地质环境下安全、高效工作的关键因素。
复杂地层盾构机刀盘刀具优化设计研究
复杂地层盾构机刀盘刀具优化设计研究摘要：在盾构法隧道穿越江河过程中，刀盘刀具是保证盾构施工的重要部件，在盾构施工时，选用何种刀具配备通常取决于盾构机掘进的地层条件。
本论文以西气东输二线北江盾构穿越工程为例，介绍了盾构机刀具的种类和切削原理，并针对广东地区特殊地质情况，优化设计泥岩等复杂地层盾构机刀盘刀具的配置。
关键词：北江盾构；刀具种类；切削原理；优化设计Abstract: In the process of shield tunnel across the river, cutter head is the guarantee of the importantcomponents of shield construction . Choose tools type In shield tunnel usually depends on shieldconstruction machine tunneling formation conditions. This paper introduces the type of shield constructionmachine tools and cutting principle on the basis of the west-east second line of shield beijiang river projectand according to situation of guangdong area complex stratum, it optimize Cutter head configuration whenshield tunnelling in shale and sandy1 盾构机刀具种类刀具是是盾构机重要的部件，在盾构施工时选取何种刀具通常取决于盾构机掘进的地层条件。
为了适应从软土到硬岩不同地层的切削，开发了不同种类的切削刀具。
盾构机刀盘设计及优化方法研究
盾构机刀盘设计及优化方法研究盾构机是一种用于地下隧道工程的重要设备，而刀盘是盾构机的核心组成部分之一。
刀盘的设计及优化方法研究对于提高盾构机的施工效率和工程质量具有重要意义。
本文将围绕这一主题展开研究，探讨盾构机刀盘的设计原则、刀盘形式选择、刀具材料、刀具布置以及刀盘优化方法等内容。
首先，盾构机刀盘的设计需要考虑以下几个原则：结构简单合理、适应性强、安全可靠、易于维护和更换、满足工程要求等。
刀盘应具有良好的刀具布置和刀具形式选择，以实现盾构机在施工过程中的高效率、低能耗和高质量。
刀盘形式的选择是刀盘设计的重要环节。
根据不同的工程需求和地质条件，可选择单刀盘、双刀盘、双层刀盘等不同形式。
单刀盘适用于较软的地层，双刀盘适用于较硬的地层，而双层刀盘则适用于有大块破碎岩体的地层。
刀具材料的选择对刀盘设计至关重要。
刀具材料应具备高硬度、高韧性、高耐磨性和耐腐蚀性等特性。
常见的刀具材料有高硬度合金、碳化钨和人造单晶等。
此外，刀具材料的热处理也是刀盘设计中的一个重要环节，可以通过调整热处理工艺来提高刀具的硬度和耐磨性。
刀具布置是盾构机刀盘设计中的核心问题之一。
刀具的布置应满足刀具数量适当、刀具间隔均匀以及刀具的安装和更换方便等要求。
合理的刀具布置可以有效地提高切削效率和切削质量，减少能耗和刀具磨损。
刀盘优化方法是盾构机刀盘设计的关键内容。
盾构机刀盘的优化可以通过对刀具数量、刀具材料、刀具布局以及刀盘内部流场等进行综合分析和优化设计。
例如，可以通过流场分析和模拟技术来优化刀具布局，改善切削效果和流动性。
另外，还可以利用多目标优化方法对刀具数量、刀具材料和刀具布局等进行优化，以求在满足工程要求的前提下最大程度地提高施工效率和工程质量。
总之，盾构机刀盘设计及优化方法的研究对于提高盾构机的施工效率和工程质量非常重要。
刀盘设计应考虑刀盘的结构、刀具材料、刀具布置以及刀盘优化方法等因素，以满足工程要求，并在减少能耗和刀具磨损的前提下提高切削效率和切削质量。
有关盾构刀具配置于刀盘设计的研究
有关盾构刀具配置于刀盘设计的研究摘要本文主要针对盾构的主要部件刀盘，进行了理论分析和机理的研究，根据不同的地质地表结构所选用的不同刀盘形式以及具体刀具的布置情况，通过实际施工过程中的试验实例进行说明刀具和刀盘设计的重要性，文章指出刀具不是是否合理是直接导致盾构设计成功的关键所在。
关键词盾构机；地质条件；刀具中图分类号p5 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）54-0153-02随着我国地铁隧道工程的快速发展，盾构挖掘隧道与铺设都得到了全面的发展。
盾构在掘进施工过程中对刀具的选择显得尤为重要，刀具选择的成功与否会直接影响到整个工程效益和施工期限。
根据笔者工作经验来看，隧道盾构施工过程中对刀具的选用一定要和当地的水文和地质条件紧密结合起来，针对一些特殊的地质地层，应该合理科学地对刀具做出选择。
所以说，如何才能做到最恰当的选择刀具和最合理地布置刀盘是技术人员必须考虑的问题。
1 刀具的工作原理分析盾构机的掘进切削装置都是由刀盘和刀具两个部分所组成。
盾构机最前方是切削刀盘，刀盘的功能就是切削土体以及对施工地层进行支撑，这样就能确保掘进面上的稳定性。
切削刀具主要功能就是进行切削掘进面上的土，通常情况下刀具都是安装在刀盘的正侧两面，刀具跟随刀盘的转动而转动，这样就实现了对土体的不断切削。
切削刀具最常见的有两种：第一种是刮刀（也有的是固定式齿刀）；第二种是盘形的滚刀。
滚刀是依据切削的运行轨迹和实际间距，具体安装在刀盘中，安装在刀盘上的滚刀要比刀盘面多出来几十公分。
掘进的时候，滚刀第一时间接触到地层，随着刀盘的不停旋转，就会对土体连续切削，由于刀盘受到正侧两个方向的切力压力，因此切力就会被动地进行旋转，从而就实现了对整个土体的挤压松动和切削。
1.1刮削刀具的工作机理由于受到刀盘的推力作用，当刮刀嵌如了岩层或岩渣中之后，刀盘就会带动整个刀具进行转动而不断地刮削前面的岩层，这样就能在在掌面出现一个个犁沟，其主要特点就是刀盘的转动过程中阻力比较大，如果是在一些软土地层或者是在滚刀已经破碎之后的渣土中进行刮刀开挖，渣土就会随着刮刀的正面不断进入到渣槽，所以刮刀不但具有切削的使用功能还同时具有装载的使用功能。
试论盾构刀盘选型的设计与应用
试论盾构刀盘选型的设计与应用摘要：盾构的刀盘结构形式与工程地质情况有着密切的关系，不同的地层应采用不同的刀盘结构形式，因而刀盘选型和刀具的选择成为了盾构的关键技术。
采用什么样的刀盘结构和刀具配置才能够满足盾构机在北京地区隧道掘进过程中达到最小的刀具磨损、最少的换刀次数，甚至中途不换刀的目的，使盾构机的性价比达到较高水平，这是我们应该深入研究的问题。
关键词：盾构；刀盘选型；设计；应用Abstract: Shield cutterhead structure and engineering geological situation is closely related to the different strata should be used to the different structure of the cutterhead, thus the cutterhead Selection and tool selection has become the key technology of the shield. The cutterhead structure and tool configuration what shield machine to be able to meet the minimum tool wear in the Beijing area Tunneling minimum number of tool changes, and even half-way without tool change the purpose, so that the value for money of the shield machine reaches a higher level, we should study the issues in depth.Keywords: The shield; cutterhead Selection; design; application盾构是一种专门用于开挖地下隧道的大型成套施工设备，它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，在城市隧道的开挖中得到越来越广泛的应用。
盾构机刀盘刀片材料与结构性能研究
盾构机刀盘刀片材料与结构性能研究一、引言盾构机作为一种用于地下隧道建设的重要工程设备，其刀盘刀片是其关键部件之一。
刀盘刀片的材料与结构性能对盾构机的工作效率、稳定性以及安全性都具有重要影响。
因此，对盾构机刀盘刀片的材料与结构性能进行深入研究是十分有必要的。
二、刀盘刀片的材料研究1. 材料选择刀盘刀片的材料需要具备一定的硬度、强度和耐磨性。
目前常见的材料包括合金钢、高速钢、硬质合金等。
在选择材料时，需要综合考虑刀片的工作条件、切削力以及切削速度等因素，以确保刀片在长时间工作中具有较好的性能表现。
2. 材料处理为提高刀盘刀片的材料性能，可以采用多种材料处理技术，如热处理、表面处理等。
热处理可以通过调控材料的组织结构和硬度，提高刀片的耐磨性和强度；表面处理可以形成一层保护性涂层，增加刀片的磨损抗性。
三、刀盘刀片的结构性能研究1. 刀片形状刀片的形状对其切削效果和寿命有直接影响。
目前常见的刀片形状包括圆形、方形、三角形等。
研究各种形状刀片在不同地质条件下的切削效果，可以优化刀片结构设计，提高刀片的使用寿命和切削效率。
2. 刀片连接方式刀片的连接方式直接关系到刀盘的稳定性和刀片更换的便捷性。
目前常见的连接方式有机械连接和焊接连接。
研究不同连接方式在工作中的稳定性和可靠性，可以为刀盘刀片的结构设计提供技术支持。
3. 刀片与岩石的相互作用刀片在工作中与岩石之间存在摩擦、切削力等相互作用。
研究刀片与岩石的相互作用规律，可以为刀片的材料和结构性能提供优化方案，提高工作效率和切削质量。
四、实验与模拟方法1. 实验方法通过设计合理的实验方案，使用专门的实验设备，对刀盘刀片的材料和结构性能进行测试。
例如，可以利用材料测试设备测试刀片的硬度、强度等性能指标；利用磨损试验机对刀片的耐磨性进行评估等。
2. 模拟方法通过建立刀片与岩石相互作用的力学模型，使用计算机模拟软件进行仿真计算，预测刀片的工作性能。
例如，可以采用有限元分析方法对刀片在不同切削条件下的应力、变形等进行模拟计算，以评估刀片的结构稳定性。
探讨复合式盾构机刀盘刀具的设计及选型
探讨复合式盾构机刀盘刀具的设计及选型Discussion on Design and Selection of Cutter Head for Compound Shield Machine曾秋勇（中铁隧道集团三处有限公司，广东深圳518000）ZENG Qiu-yong(China Railway Tunnel Group Sanchu Co.Ltd.,Shenzhen 518000,China)【摘要】主要以南昌地铁1号线为例，通过分析该项目概况，探讨复合式盾构机刀盘的功能以及刀具切削原理、布置原则，确定刀盘的综合设计流程，选择刀盘的结构形式与支承方式，明确刀盘的结构设计与选型。
【Abstract 】Taking Nanchang Metro Line 1as an example,through the analysis of the project situation,the function of the composite shieldmachine cutter head as well as the cutting principle and layout principle are discussed,the comprehensive design process of the cutter head is determined,the structural form and support mode of the cutter head is selected,and the structural design and selection of the cutter head are clarified.【关键词】复合式盾构机；刀盘刀具；设计；选型【Keywords 】compound shield machine;cutter head;design;typeselection 【中图分类号】U455.3+1【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2022）05-0098-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2022.05.230【作者简介】曾秋勇（1982~），男，福建漳州人，工程师，从事盾构施工及盾构设备研究。
浅谈地铁盾构区间磨桩刀盘选型
浅谈地铁盾构区间磨桩刀盘选型摘要：根据天津富水软土地层环境特征，以及白庙站～北洋桥站区间盾构机需经过切削磨除原地面建筑桩基19根特点，现将该区间盾构使用刀盘选型情况以及一些施工重点进行探讨。
关键词：富水软土；磨除桩基；刀盘选型一、工程概况白庙站～北洋桥站区间位于天津市河北区，自白庙站大里程端头始发，向东南方向潜行，下穿问津园公园、北运河之后穿越天泰路，到达区间终点北洋桥站接收。
区间右线起止于右DK15+785.258～DK16+606.437，长821.179m；左线起止于左DK15+785.161～DK16+606.435，长836.713m，其中长链15.439m，线间距为12.0 m～15.0 m，隧顶埋深约6.5 m～17.3m，最小平面曲线半径R=370m，最大纵坡为24‰。
本区间设1座联络通道兼泵房（右DK16+025.250/左DK16+022.975），位于北运河北侧。
二、磨桩概况白北区间左线在585环-616环（DK16+533.37～DK571.34）范围穿越已拆除原自行车二厂6层办公楼。
盾构机经过此处时需要切削磨除桩基19根，其中1#至15#桩长21m，16#至19#桩长31m。
该楼桩基直径600mm，主筋8根Ф14mm螺纹钢，螺旋筋Ф8@250，加强箍筋Ф10@2000，混凝土强度30mpa。
根据已拔除桩基钢筋笼侵入隧道长度来看，桩基钢筋笼侵入隧道的数量较少且长度较短，仅在隧道顶部1/3以上部位。
三、工程地质概况磨桩区域隧顶埋深约13.3m，工程地质为⑥4粉质黏土、⑦粉质黏土、⑧1粉质黏土。
四、水文地质情况天津地区地下水类型主要为松散岩类孔隙水，按形成时代、成因和水理特征可划分为潜水含水层及承压水含水层，其中与本工程建设密切相关的含水层为潜水含水层，浅部第⑧1t、⑧2、⑨2、⑩2层第一承压水含水层和中深部第⑾2、⑾4层组成的第二承压水含水层。
1、潜水潜水一般分布于浅部土层中，以第⑦、⑧1层松质黏土为相对隔水底板。
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关键词：盾构机；刀盘；选型；蒙特卡罗；成都地铁
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅ Ｓｈｉｅｌｄ Ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ
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ｋｉｎｄ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ
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ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｔｕｎｎｅｌ，ｉｔ ｉｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅ Ｃｕｔｔｅｒｈｅａｄ ｉＳ
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西南交通大学学位论文创新性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均己在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承
算模型。 分析了盾构机刀盘与工作面相互作用的关系，总结出盾构与工作面相互 作用系统由机械系统、围岩系统、掘进操作特性和参数匹配性四个部分组成。
利用蒙特卡罗有限元法对盾构机刀盘与工作面的关系进行了分析，得到了一
些有用的结论与研究方法。
本文最后以成都地铁一号线为例，对其地质条件，进行盾构机刀盘选型
及其设计，并且对刀盘三种基本工况作了有限元分析，验证了刀盘选型和设 计理论的适用性。
功地进行了盾构各项技术的研发和应用；广州地层以砂层和风化岩为主【５】，
ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ
ｕｓｅｆｕｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｒｅ
ａｎａｌｙｚｅｄ
ｂｙ ｔｈｅ
ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣｕＲｅｒｈｅａｄ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ ｈａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｔｈｅ ｃｕｒｅｒｈｃａｄ’Ｓ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｋｎｉｖｅｓ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｃ ｃｕｒｅｒ’Ｓ １０ａｄ ａ１１
担。’ 本学位论文的主要创新点如下： １通过对刀盘选型的影响因素和工程实例的分析，得出了对于风化岩、
砂卵石、软土三种地层所选用的刀盘类型。体现在第２章。 ２建立了刀盘与工作面相互作用的力学模型，并且利用蒙特卡罗有限元 法对地质条件这种随机变量进行了模拟，为以后研究刀盘提供了一种可行的
理论方法。体现在第４章。
ＣｕＲｉｎｇ Ｆａｃｅ．Ｉｔ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ Ｓｈｉｅｌｄ ＣｕＲｅｒ ａｎｄ ＣｕＲｉｎｇ Ｆａｃｅ，ａｎｄ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈａｔ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｓｙｓｔｅｍｓ、ｒｏｃｋ ｓｙｓｔｅｍｓ、ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ
盾构机技术有了较大发展，至今己累计生产近１００００台盾构，主要的生产厂 家有日本三菱重工，川崎重工，德国海瑞克公司，法国ＦＣＢ公司，美国的 罗宾斯公司等。厂家可以根据不同的地质条件和工程要求，设计不同类型的 盾构机以满足不同的工程需要。
国内盾构技术以上海、广州及北京等地区应用较多【４】。１９５６年东北阜新 海州露天矿用直径２．６６ｍ的手掘式盾构在砂土开凿了疏水巷道，这是我国首
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｉＳ
ａｎａｌｙｚｅｄ
ｂｙ ｔｈｅ ＭｏＮＴＥ—ＣＡＲＬＯ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．ｉｔ ｇｅｔｓ
ａ
ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｒｉｓｅｆｕｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄｓ．
Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｓ ａｎｄ
ａｎ
ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ ｍｅｔｒｏ ｌｉｎｅ １，ｔｈｅ Ｓｈｉｅｌｄ
３针对成都地铁一号线地质条件，对盾构机刀盘进行了选型和结构设
计，验证了盾构机刀盘选型和设计理论的适用性，为以后刀盘选型和设计提
供了有益的方法和步骤。体现在第５章。
学位论文作者签名：
镓幺
日期：舢７年，ｅｆｊｚ４，≥
第１章绪论
１．１引言
１．１．１盾构机概述
盾构掘进机是一种隧道工程专用的大型高科技综合施工设备。它集电
Ｃｕｔｔｅｒ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ
Ｃｕｔｔｅｒ
ａｒｅ
Ｕｎｉｑｕｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｆｉｎｉｔｅ
ｏｆ ｔｈｅ
ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．ｉｔ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ
工未出任何事故。随后Ｇｒｅａｔ在１８８７年南伦敦铁道隧道施工中使用了盾构和 压气组合工法获得成功，为现在的盾构工法奠定了基础。
１９世纪末到２０世纪初盾构工法相继传入美国、法国、德国、日本、前
苏联及我国，并得以不同程度的发展。３０－－－４０年代在这些国家也成功地使用 盾构建成直径３．０～９．５ｍ的多条地铁及过河公路隧道，仅在美国纽约就采用气 压法建成了１９条重要的水底隧道。１９３９年，日本正式应用盾构法施工国铁 关门隧道的海底部分，该盾构的外径为７．１８２ｍ，隧道总长为７２５８ｍ，此工程
气、液压、测量导向、控制、材料等多学科技术于一体，具有开挖切削土体、 输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构机主要组成部分包括： 盾壳、刀盘、刀盘驱动、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置，
电气系统和辅助设备。
采用盾构掘进机，施工速度快，自动化程度高，一次成型，有利于环境
保护和降低劳动强度，而且盾构掘进机适用范围广，从软土、淤泥到硬岩都
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ
ｆｏｒｍ、ｍｏｖｅｍｅｎｔ
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｋｎｉｖｅｓ． Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ
ａｎａｌｙｚｅｓ
ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ Ｓｈｉｅｌｄ ＣｕＲｅｒ ａｎｄ
可应用，施工质量高，可控制地面沉降，开挖时不影响地面上建筑和交通， 与传统的隧道工程相比，具有明显的优势，可广泛用于地铁隧道、铁路隧道、 公路隧道、越江隧道、矿山巷道、市政隧道等各种隧道工程的施工。
盾构机按开挖面与工作室之间隔墙构造可分为全开敞式、半开敞式及密 封式三种Ⅲ，具体划分如下：
全开敝式，是指没有隔墙、大部分开挖面呈敞露状态的盾构机。根据开 挖形式，这类盾构机又分为手掘式、半机械式及机械式三种。这种盾构机适 用于开挖面自稳性好的围岩。开挖面不能自稳的地基时，需要结合使用压气
ｏｖｅｒ
ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ．ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｄｉｓｃ ｃｕｒｅｒ，ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋ
ｂｒｅａｋｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｄｉｓｃ ｃｕｒｅｒ ｂｙ ｔｈｅ ｐａｐｅｒｓ ａｌＳＯ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ
构机。 近年来，随着工程应用的需求提高以及科学技术的迅猛发展，盾构掘进 机在刀头更换、有效截面挖掘以及管片拼装等技术方面取得了长足的进步， 出现了许多新型的盾构掘进机，这里就不详细介绍了。
１．１．２盾构技术研究发展状况
迄今为止，盾构技术已有１８０多年的历史【２】。１８１８年，英国布鲁诺尔观 察了蛆虫腐蛀船底成洞的经过得到启发，最早提出了用于地下隧道施工的盾
施工法等辅助施工法，以防止开挖面坍塌。
半开敞式是指挤压式盾构机。这种盾构机的特点是在隔墙的某处设置可
调节开口面积的排土口。
密封式盾构机是在机械开挖式盾构机内设置隔墙，掘进时开挖下来的渣 土从刀盘开口进入开挖面和隔墙间的刀盘土仓内，由水泥压力和土压提供足 以使开挖面保持稳定的压力。密封式盾构机又分为泥水式盾构机和土压式盾
究，具体内容如下：
研究了影响盾构机刀盘选型的因素，包括：刀盘型式、刀盘开口率、驱
动形式、支承形式、最大转速和扭矩、刀盘开挖直径以及刀盘上刀具的配置。
并且通过几个实例，分析得出了对盾构机刀盘选型有参考价值的结论。
详细地阐述了刀盘的设计参数和刀具的力学计算公式，并且总结了国内
外几种计算盘形滚刀载荷的方法。介绍了盘形滚刀的工作原理，并通过数值 模拟方法研究了滚刀的破岩机理；研究了切削刀的切削形式、运动特性和计
构机的雏形及施工方法。１８２５年，他第一次在伦敦泰晤士河下用一个断面高 ６。８ｍ，宽１１．４ｍ的矩形盾构修建了一条隧道。由于初始未能掌握抵制泥水涌 入隧道的方法，隧道施工两次被淹，后来在东伦敦地下铁道公司的合作下，
经过对盾构施工的改进，用气压辅助施工，于１８４３年完成了全长４５８ｍ的第 一条盾构法隧道。１８６９年Ｂｕｒｌｏｗ和Ｇｒｅａｔ负责建造横贯泰晤士河的第二隧 道［３】。Ｇｒｅａｔ采用新开发的圆形盾构，扇形铸铁管片，工程进展顺利，直到竣
ａｎｄ
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ｆｏｌｌｏｗｓ：
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