Ключевые технологии и приемы использования щитовых проходческих комплексов при сооружении туннелей

P f – давление перед выемкой грунта; щит с балансом глинистой воды – расчетное давление глинистой воды в грунтовом отсеке; щит с балансом давления грунта – расчетное давление грунта в грунтовом отсеке (кПа).

(3) Сопротивление трению между тюбингом и хвостовой частью щита F3

(3-16),

где: F3 – сопротивление трению между тюбингом и хвостовой частью щита (кН);

n 1 – количество колец тюбингов в хвосте щита;

W s – сила тяжести тюбингового кольца (кН);

?2 – коэффициент трения между щеткой и тюбингом (обычно от 0.3 до 0.5);

D s – внешний диаметр тюбинга (м);

b – длина контакта между каждой щеткой и тюбингом (м);

P t – давление смазки внутри щетки (кПа);

n 2 – количество слоев хвостовой щетки щита.

(4) Сопротивление проникновению срезного кольца в пласт F4

1. Для песчаных почв:

(3-17),

где: F4 – сопротивление проникновению срезного кольца в пласт (кН);

D – внешний диаметр переднего щита (м);

D i – внутренний диаметр переднего щита (м);

P 3 – среднее давление грунта при установке срезного кольца(кПа);

t – глубина внедрения срезного кольца в пласт (м);

K p – коэффициент пассивного давления на грунт;

P m – среднее давление грунта, действующее на щит (кПа).

2. Для глинистых почв:

(3-18),

где: С – связность грунта у забоя (кПа).

Остальные показатели имеют то же значение, что и раньше.

(5) Сопротивление повороту F5

(3-19),

где: F 5– сопротивление повороту, также известное как переменное сопротивление (кН);

R – давление сопротивления грунта (пассивное давление грунта) (кПа);

S – проектная площадь плиты сопротивления в направлении выемки (м2).

Сопротивление повороту существует только при строительстве кривой. Поскольку расчет проектируемой площади сопротивления в направлении выемки сложен, сопротивление повороту обычно не рассчитывается, но при определении общей тяги следует учитывать такие факторы, как подъем, строительство кривой, прогиб при строительстве щита, поэтому необходимо делать поправки на показатели.

(6) Буксировочное сопротивление соответствующего прицепа после буксировки F6

(3-20),

где: F6 – буксировочное сопротивление соответствующего прицепа после буксировки;

?3 – коэффициент трения между задним опорным прицепом и дорожкой качения;

W ъ – общая сила тяжести задней части прицепа и оборудования на прицепе (кН).

6) Крутящий момент фрезы

Расчет крутящего момента фрезы сложен. Крутящий момент при погружении фрезы в грунт обычно состоит из сопротивления почвы резанию (используется для преодоления сопротивления почвы резанию), сопротивления вращению фрезы (используется для преодоления сопротивления трения с почвой), реакции от осевой нагрузки на фрезу, трения от уплотнительного устройства, трения на передней поверхности фрезы, трения за фрезой, сдвига при открывании фрезы и отталкивания при давлении почвы.

T 1 – расчетная составляющая крутящего момента режущего инструмента включает в себя крутящий момент режущего инструмента ; T2 – собственный вес фрезы создает крутящий момент подшипника; T3 – крутящий момент подшипника из-за осевой нагрузки на фрезу; T4 – момент трения уплотнительного устройства; T5 – фрикционный крутящий момент на передней поверхности фрезы; T6 – фрикционный крутящий момент на окружности фрезы; T7 – фрикционный крутящий момент на задней поверхности фрезы; T8 – момент срезания паза отверстия фрезы. Расчетный крутящий момент фрезы T является суммой вышеуказанных компонентов. Коэффициент запаса крутящего момента обычно составляет 1.5 – 2. В то же время, согласно зарубежному опыту проектирования щитов, крутящий момент фрезы может быть оценен по следующей формуле:

(3-21),

где: K ? – коэффициент крутящего момента относительно диаметра лопасти; в общем случае K ? = от 14 до 23 для щитов с балансом давления грунта и K? = от 9 до 18 для щитов с балансом глинистой воды.

Расчет каждого компонента крутящего момента выполняется следующим образом:

(1) Крутящий момент резания фрезы T1:

(3-22),

где: T1 – крутящий момент резания фрезы (кН•м);

n – скорость вращения фрезерной головки (об/мин);

qu– прочность на сжатие срезаемого грунта (кПа);

h max – проникновение, то есть глубина реза за один оборот фрезы (м); hmax= V / n, V – скорость движения (м/ч);

D – диаметр диска фрезы (м).

(2) Собственный вес фрезы создает крутящий момент подшипника T2

(3-23),

где: W c – вес резца (кН);

R 1 – радиус качения коренного подшипника (м);

? g – коэффициент трения качения подшипника.

(3) Крутящий момент подшипника из-за осевой нагрузки на фрезу T3:

(3-24),

где: P t – осевая нагрузка на фрезу;

Остальные показатели имеют то же значение, что и раньше.

(3-25),

где: ? – скорость, при которой клапан не открывается, ? = 1 – As, где As – скорость, при которой клапан открывается;

D – диаметр диска фрезы (м);

P d – активное давление грунта на переднюю сторону щита (кПа).

(4) Момент трения уплотнительного устройства T4:

(3-26),

где: ?m– коэффициент трения между уплотнением коренного подшипника и сталью, обычно принимается равным ?m= 0.2;

F m – тяга уплотнения (кПа);

n 1 – количество внутренних уплотнений;