盾构辐条式刀盘先行刀与切刀相对位置优化方法与流程

技术特征：
1.一种盾构辐条式刀盘先行刀与切刀相对位置优化方法，用于砂卵石地层盾构中，其特征在于包括如下步骤：s100，确定先行刀与切刀的相对布置模式：分析先行刀与切刀的相对位置关系，对各种相对位置进行分类，得到先行刀与切刀相对布置模式；s200，确定切刀剥落效率最高的区域：根据先行刀与切刀在砂卵石地层中的楔犁-松动-剥落机理，由先行刀与切刀的相对位置关系，得到切刀剥落效率最高的区域；s300，确定切刀剥落效率最高的布置模式：测量并记录切刀耐磨块磨损值，对不同布置模式下的切刀耐磨块磨损值进行统计分析，确定切刀剥落效率最高的布置模式；s400，确定切刀剥落效率最高的布置模式下先行刀的犁松区：定义先行刀的犁松影响范围和犁松区，犁松影响范围为犁松区 先行刀刀宽，并由切刀耐磨块磨损值统计分析结果，得到切刀剥落效率最高的布置模式下先行刀的犁松区；s500，计算犁松影响角：由先行刀的犁松区计算出犁松影响角；s600，得到先行刀与切刀的最优相对位置：根据犁松影响角，对先行刀与切刀的相对位置进行优化布置，得到先行刀与切刀的最优相对位置。2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤s100中，先行刀与切刀相对布置模式包括：模式一、先行刀中心线与切刀中心线完全重合；模式二、相邻两把先行刀中心线与切刀中心线的距离相等；模式三、相邻两把先行刀中心线与切刀中心线的距离不等。3.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤s200中，切刀剥落效率最高的区域为切刀剥落与先行刀楔犁-松动相互重叠的位置。4.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，步骤s300中，切刀耐磨块至少包括左、右边缘耐磨块和中央耐磨块，由统计分析结果得到模式一、模式二的切刀上左、右边缘耐磨块的磨损值最大，模式三的切刀上中央耐磨块的磨损值最大，确定模式一、模式二切刀剥落效率最高。5.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤s400中，先行刀的犁松区满足如下关系：tanθ=l/d
t
式中，l为盾构贯入度，d
t
为犁松区宽度，θ为犁松影响角。6.根据权利要求5所述的优化方法，其特征在于，步骤s400中，由统计分析结果得到切刀剥落效率最高的布置模式下犁松区内耐磨块数量及耐磨块宽度，从而得到犁松区宽度d
t
为犁松区内耐磨块数量与耐磨块宽度的乘积。7.根据权利要求6所述的优化方法，其特征在于，步骤s500中，由犁松区宽度d
t
结合盾构贯入度l，计算出犁松影响角θ。
8.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，步骤s600中，犁松影响角θ还应当满足：45
°‑
φ/2≤θ≤45
°
φ/2式中，φ为砂卵石内摩擦角，由地质勘察报告得到。9.根据权利要求5所述的优化方法，其特征在于，步骤s600中，对先行刀与切刀的相对位置进行优化布置具体为：（1）由犁松影响角θ，结合盾构贯入度l，计算犁松区宽度d
t
；（2）对于各种布置模式下的切刀与相邻两把先行刀，判断犁松区宽度d
t
是否落在切刀的中央耐磨块，若是，则对先行刀与切刀相对位置进行优化布置，避免犁松区宽度d
t
落在切刀的中央耐磨块。10.根据权利要求9所述的优化方法，其特征在于，对先行刀与切刀相对位置进行优化布置包括：调整相邻两把先行刀的间距，和/或，加高先行刀的刀高。

技术总结
本公开涉及盾构辐条式刀盘先行刀与切刀相对位置优化方法，用于砂卵石地层盾构中，包括如下步骤：S100，确定先行刀与切刀的相对布置模式；S200，确定切刀剥落效率最高的区域；S300，确定切刀剥落效率最高的布置模式；S400，确定切刀剥落效率最高的布置模式下先行刀的犁松区；S500，计算犁松影响角；S600，对先行刀与切刀的相对位置进行优化布置，得到先行刀与切刀的最优相对位置。本公开针对砂卵石地层下先行刀配合切刀的组合刀具做出优化布置，提高组合刀具楔犁-松动-剥落效率，在掘进的过程中尽可能保持刀具的切削能力，减少非正常磨损，增加盾构一次不换刀掘进距离，满足砂卵石地层长距离、高效率盾构掘进施工要求。高效率盾构掘进施工要求。高效率盾构掘进施工要求。


技术研发人员：江华 朱家辰 张小燕 武福美 周刘刚 黄陆川 孙晓鹏 孟令丰
受保护的技术使用者：北京城建轨道交通建设工程有限公司
技术研发日：2022.06.21
技术公布日：2022/7/22