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全滚刀盾构切削钢筋混凝土地连墙荷载变化特征研究

马学军 虞航 王涛 陈蕾 兰芃辉

马学军, 虞航, 王涛, 陈蕾, 兰芃辉. 全滚刀盾构切削钢筋混凝土地连墙荷载变化特征研究[J]. 岩土工程技术, 2025, 39(6): 889-897. doi: 10.20265/j.cnki.issn.1007-2993.2024-0195
引用本文: 马学军, 虞航, 王涛, 陈蕾, 兰芃辉. 全滚刀盾构切削钢筋混凝土地连墙荷载变化特征研究[J]. 岩土工程技术, 2025, 39(6): 889-897. doi: 10.20265/j.cnki.issn.1007-2993.2024-0195
Ma Xuejun, Yu Hang, Wang Tao, Chen Lei, Lan Penghui. Load variation characteristics of cutterhead load during shield disc cutter cutting a reinforced concrete diaphragm wall[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2025, 39(6): 889-897. doi: 10.20265/j.cnki.issn.1007-2993.2024-0195
Citation: Ma Xuejun, Yu Hang, Wang Tao, Chen Lei, Lan Penghui. Load variation characteristics of cutterhead load during shield disc cutter cutting a reinforced concrete diaphragm wall[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2025, 39(6): 889-897. doi: 10.20265/j.cnki.issn.1007-2993.2024-0195

全滚刀盾构切削钢筋混凝土地连墙荷载变化特征研究

doi: 10.20265/j.cnki.issn.1007-2993.2024-0195
详细信息
    作者简介:

    马学军,男,1988年生,大学本科,高级工程师,主要从事地铁盾构技术风险防控的研究。E-mail:305534790@qq.com

    通讯作者:

    兰芃辉,男,2001年生,硕士研究生,主要研究方向为道路与铁道工程。E-mail:20235246002@stu.suda.edu.cn

  • 中图分类号: U455

Load variation characteristics of cutterhead load during shield disc cutter cutting a reinforced concrete diaphragm wall

  • 摘要: 以苏州轨道交通8号线时代广场站盾构穿越钢筋混凝土地下连续墙工程为依托,通过数值模拟和理论分析研究滚刀切削钢筋混凝土地连墙刀具及刀盘荷载,并基于实际工程系统研究盾构推力与扭矩的变化特征。研究表明:滚刀对钢筋混凝土的破碎形式是跳跃式的,切削力曲线可分为四个阶段;盾构刀盘在切削地连墙后推力扭矩主要受推进速度的影响,并与钢筋混凝土接触面积成正比,在切墙过程中,推进速度波动较大的情况下推力扭矩会出现较大起伏;通过编制刀盘荷载计算程序,获得刀盘推力与扭矩理论值及变化规律:推力和扭矩理论值的变化趋势与切削钢筋混凝土地连墙滚刀数量变化一致。

     

  • 图  1  新建8号线时代广场站与既有1号线车站平面关系(单位:mm)

    图  2  新建8号线时代广场站与既有1号线车站立面关系

    图  3  滚刀切削钢筋混凝土模型

    图  4  3 mm/r贯入度下滚刀切削力曲线

    图  5  不同贯入度下滚刀切削力

    图  6  滚刀刀盘切削钢筋混凝土地连墙模型

    图  7  8号线工程左线滚刀切削钢筋混凝土地连墙过程示意

    图  8  刀盘穿越时代广场站地连墙数学模型

    图  9  计算刀盘荷载流程图

    图  10  盾构理论切墙滚刀数量

    图  11  盾构穿越左线地连墙时的推进速度

    图  12  盾构穿越左线地连墙时的推力

    图  13  盾构穿越左线地连墙时的扭矩

    图  14  切墙区间盾构推力与理论值

    图  15  切墙区间盾构扭矩与理论值

    表  1  地连墙形式及构造

    围护结构 结构形式 接头形式 混凝土强度等级 钢筋布置情况
    地连墙 复合墙 锁口管 C30 底板以下4 m:外侧ϕ25@150 mm,内侧ϕ25@150 mm+ϕ28@150 mm;
    底板以下4~10 m:外侧ϕ25@150 mm,内侧ϕ28@150 mm
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    表  2  C30混凝土RHT模型主要参数

    符号 名称 参数取值 符号 名称 参数取值
    RO 物质密度 2.3 g/cm3 D1 初始损伤参数 0.04
    SHERA 剪切模量 16.7 GPa D2 损伤参数 1
    $ T_1$ 状态方程参数 35.27 GPa A1 雨贡纽系数 35.27 GPa
    A 残余应力强度参数 1.6 A2 雨贡纽系数 39.58 GPa
    N 残余应力强度指数 0.61 A3 雨贡纽系数 9.04 GPa
    FC 单轴抗压强度 0.03 GPa PEL 压缩应变率指数 0.032
    $ T_{2} $ 状态方程参数 0 GPa PCO 孔隙压实时压力 6
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    表  3  钢筋MAT_PLASTIC_KINEMATIC模型参数

    $ \sigma_{0} $/MPa $ E $/GPa $ E_{t} $/GPa C/s-1 P
    272.26 201 3.18 3299 4.815
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    表  4  滚刀模型参数

    符号名称参数取值
    RO物质密度8×10−6 kg/mm3
    E杨氏模量210 GPa
    PR泊松比0.25
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    表  5  滚刀布置参数

    i li/mm $ \alpha_{i} $/(°) i li/mm $ \alpha_{i} $/(°)
    1 70 0 17 1600 0
    2 160 180 18 1700 180
    3 250 0 19 1800 90
    4 340 180 20 1900 270
    5 430 90 21 2000 0
    6 520 270 22 2100 180
    7 610 90 23 2200 90
    8 700 270 24 2300 270
    9 800 0 25 2400 0
    10 900 180 26 2500 225
    11 1000 90 27 2600 180
    12 1100 270 28 2700 315
    13 1200 0 29 2800 90
    14 1300 180 30 2900 45
    15 1400 90 31 3000 135
    16 1500 270 32 3100 0
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-08
  • 修回日期:  2024-09-06
  • 录用日期:  2024-10-29
  • 网络出版日期:  2025-12-08
  • 刊出日期:  2025-12-08

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