华南理工大学学报(自然科学版)

作者：丁小彬, 杨辉泰, 施钰

单位：1.华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640；2.华南岩土工程研究院，广东 广州 510640

关键词：土压平衡盾构,泥饼,量化分析,评价模型

基金：国家自然科学基金资助项目(41827807);广东省现代土木工程技术重点实验室项目(2021B1212040003)

目前土压平衡（EPB）盾构机刀盘结泥饼的研究大都聚焦在单一因素上，缺少整体的、量化的评价标准，难以满足工程上对刀盘结泥饼的预测需求。针对以上问题，文中从地质条件、盾构选型、施工因素3个层面出发，系统总结了导致土压平衡盾构机刀盘泥饼形成的23个主要因素；将土压平衡盾构机在掘进过程中的刀盘结泥饼风险划分为4个等级：高风险、中风险、低风险和无风险。同时提出了结泥饼的风险因子量化标准，并结合层次分析法构建了土压平衡盾构的刀盘结泥饼风险评价模型；基于广州地铁14号线马创区间右线115-165环盾构隧道工程的掘进数据，计算出盾构机掘进过程中不同环的刀盘结泥饼风险程度，验证了刀盘结泥饼风险评价模型的预测性能。研究结果表明：结泥饼风险评价模型的23个影响因子中，以塑性指数、刀盘扭矩、液性指数、总推力的影响权重最大，启动扭矩的影响权重最小；结泥饼风险评价模型表现出了良好的预测性能，计算得到的结泥饼风险变化曲线与现场施工情况基本吻合；盾构掘进参数的变化能很好地反映掘进过程中泥饼的形成，其中总推力对泥饼产生最敏感，刀盘扭矩、土仓压力、推进速度和螺旋机转速的敏感度依次降低。研究成果可适用于类似工程中的土压平衡盾构机刀盘结泥饼的评价分析。

来源：2024年第5期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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