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不同围岩与掘进参数下的TBM主梁振动特性

         
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依托新疆某水利隧洞重大工程在掘全断面岩石隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM),开展不同工况下的TBM主梁振动现场试验。通过时域和频域全面分析了TBM在不同围岩不同掘进参数下的主梁振动特性。研究结果表明:主梁振动加速度的变化能够准确反应TBM的启动、稳定掘进、停止、换步工作循环过程;主梁振动随着激励振源距离的增大呈波动性衰减,但是轴向的振动波动较小,衰减幅度为36.68%,横向次之,竖向衰减程度最大,高达81.88%;破岩推进力引起的主梁竖向振动大于轴向和横向的振动,轴向加速度有效值波动范围为-5~5 m/s^(2),横向为-3~3 m/s^(2),竖向为-10~10 m/s^(2),地质条件(岩体完整性K v、单轴抗压强度UCS等)对主梁振动有较大影响;TBM的关键掘进参数刀盘转速(n)、贯入度(P)、推进力(F)与主梁振动具有显著的相关性;主梁的振动频率一般分布在150 Hz以下,不同工况下,3个方向上可能会在某些频率点同时出现峰值,表明不同方向上存在耦合振动。现场测试揭示了不同工况下TBM主梁振动的特性与规律,为TBM的主梁结构设计、掘进参数优化以及地质条件感知识别等提供了试验数据和理论依据。

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