全斷面隧道掘進裝備載荷建模與數字化設計關鍵技術及應用

資源與環境

"本項目屬工程裝備設計制造技術領域。我國是地下施工最多，全斷面隧道掘進裝備需求量最大和發展速度最快的國家。由于引進裝備不適應我國復雜多變的地質情況，導致可靠性差，嚴重影響施工效率與效益，因此亟需發展相關設計技術并自主研制。掘進裝備的關鍵核心部件是刀盤，缺少地質適應性好與可靠性高的刀盤設計技術是困擾掘進裝備自主研制的瓶頸問題。項目組圍繞國家重大隧道工程需求，攻克了刀盤地質適應性與高可靠性設計關鍵技術，促進了我國掘進裝備自主設計能力跨越式發展。 本項目技術發明一為提出了廣譜地質適應性掘進載荷建模新理論。創建了掘進裝備總載荷預測模型，突破了現有建模理論僅適用于單一地質的局限性，降低了總載荷預測誤差，為刀盤地質適應性與高可靠性設計提供了載荷條件；本項目技術創新二為發明了軟土類刀盤地質適應性設計新技術。建立了掘進裝備刀盤高精度參數化建模新方法，實現了復雜地質條件下掘進過程全物理仿真及刀盤結構強度優化設計，突破了刀盤輕量化設計關鍵技術，降低了設計制造成本；本項目技術創新三為發明了硬巖類刀盤高可靠性設計新技術。提出了隨機動態載荷作用下刀盤強度設計方法“

產業化應用