隧道病害与防治任课老师：闵凡路班级：12级土木7班姓名：庄雅雅学号：1204010204关于盾构机在复杂岩石地层刀盘设计和运作的构想庄雅雅(河海大学土木与交通学院学院,江苏南京210098）摘要：针对盾构机在简单地层和复合地层隧道掘进中的工作原理，考虑刀具的种类和切削原理，解释刀具配置的差异性、刀具配置的“矛盾”现象，结合感应和输出系统，构想复合盾构机的刀盘布置，运作方式，更好地适合应用工程的地质条件，提高盾构机的刀盘的使用寿命、切削效果、出土状况、掘进速度和施工效率。关键词：盾构机；刀盘；感应系统；局部可控；机械化：XXXX文献标志码:XShieldincomplexrockformationontheknifedishtheideaofthedesignandoperationZHUANGYa-ya（Collegeofcivilandtransportation,HohaiUniversity,Nan激ng210098,China）Abstract:Shieldinsimpleformationandcompositeformationfortheoperationprincipleofthetunneling,considerthetypesofcuttingtoolsandcuttingprinciple,explaintoolconfiguration,thedifferenceofthecuttingtoolconfiguration"contradiction"phenomenon,combininginductionandoutputsystem,theconceptofcompositeshieldmachinecutterlayout,operationway,bettersuitedforapplicationengineeringgeologicalconditions,improvetheservicelifeoftheshieldmachinecutter,cuttingeffect,theconditionoftheunearthed,drivingspeedandefficiencyofconstruction.Keywords:Shieldmachine;Theknifedish;Inductionsystem;Localcontrollable;mechanization0引言盾构机刀具是根据工程地段硬岩、软岩的不同强度和地质特点，根据刀具在软、硬岩中不同的破岩机理来进行设计和选择的。刀盘上可以安装不同类型的刀具以适应不同地层的开挖，主要刀具类型为：双刃滚刀、中心滚刀、齿刀、切刀、弧形刮刀和仿形刀。其中滚刀和齿刀的刀座形式相同，根据不同的地质类型两种刀具可以互换。在硬岩中掘进时刀盘需安装双刃滚刀、中心刀，在软岩中掘进时可以根据需要把双刃滚刀、中心刀更换为对应形式的齿刀。在实际的掘进过程中，土层状况很难准确预料，而且地层变化复杂，非难以地层，刀盘事先布置不够灵活，如果在掘进过程中进行刀片更换也极大地降低了掘进速度。所以合适的刀盘布置和运行以及自动的感应更换系统是需要进一步完善思想并运用在实际工程中的。1.现阶段盾构机刀盘的分类和布置，运行机理，更换方式。1.1刀盘的分类和布置1.11刀片的分类(1)切刀是软土刀具，布置在刀盘开口槽的两侧，其切削原理是盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，在刀盘的转动下，刀刃和刀头部分插入到地层内部，不断将开挖面前方土体切削下来。切削刀一般适用于粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。(2)先行刀是先行切削土体的刀具，超前切刀布置。先行刀在设计中主要考虑与其它刀具组合协同工作。先行刀在切刀切削土体之前先行切削土体，将土体切割分块，为切刀创造良好的切削条件。先行刀的切削宽度一般比切刀窄，切削效率较高。采用先行刀，可显著增加切削土体的流动性，大大降低切刀的扭矩，提高切刀的切削效率，减少切刀的磨耗。在松散体地层，尤其是砂卵石地层先行刀的使用效果十分明显。(3)贝型刀实质上是超前刀，盾构机穿越砂卵石地层，特别是大粒径砂卵石地层时，若采用滚刀型刀具，因土体屑松散体，在滚刀掘进挤压下会产生较大变形，大大降低滚刀的切削效果，有时甚至丧失切削破碎能力。将其布置在刀盘盘圈前端面，专用于切削砂卵石。(3)在软土地层掘进时，因刀盘中心部位不能布置切刀，为改善中心部位土体的切削和搅拌效果，可在中心部位设计一把尺寸较大的鱼尾刀（羊角刀），一般鱼尾刀超前600mm左右。鱼尾刀的设计和配置方式如下：其一让盾构分两步切削土体，利用鱼尾刀先切削中心部位小圆断面土体，而后扩大到全断面切削土体，即将鱼尾刀设计与其它切刀不在一个平面上，即鱼尾刀超前切刀布置，保证鱼尾刀最先切削土体；其二是将鱼尾刀根部设计成锥形，使刀盘旋转时随鱼尾刀切削下来的土体，在切...