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随着我国经济高速发展,城市化水平快速提高。在城市化进程中合理开发利用地下空间显得非常迫切。盾构法和顶管法目前广泛应用于地下工程施工中,但这两种技术的缺点和不足也日益显现。盾构和顶管在隧道掘进中都需要后面附属物提供顶力,因此在长距离和急曲线转弯隧道的施工中工序复杂且造价高昂。自行走式掘进机在这种情况下应运而生。本文对自行走式掘进机改进型小型试验样机进行了现场试验研究。 论文介绍了盾构,顶管等非开挖技术的现状。分析了盾构和顶管在施工过程中行进阻力和前进动力的影响因素。提出了自行走式掘进机的相关研究内容,包括增阻块提供增阻力的机理,自行走式掘进机掘进过程中行进阻力与其影响因素的关系,增阻块提供增阻力的大小与其各种影响因素的相互关系等。论文介绍了自行走式掘进机小型样机现场试验的情况,分析了实验过程中遇到的问题及解决办法。论文对现场试验数据的采集工作进行了详细的设计和介绍,包括机器行进过程中液压缸行程和推拉力的测量,机器的覆土高度,试验现场土层性质,掘进机气囊气压和增阻块撑出高度等。 论文对增阻块撑出面积与增阻块所提供阻力的相互关系,土质变化与管节行进过程中所受阻力的相互关系,覆土高度和机器增阻块提供阻力的相互关系,自行走式掘进机行进过程对隧洞土壁影响情况的相关数据进行了深入分析与研究。 研究得出了以下结论: (1)小型样机现场试验与试验室相似模型试验得出的增阻块提供的推力、增阻块起到的增阻作用与增阻块撑出时在管轴垂直方向的投影面积的关系有相似性和一致性,现场试验验证了相似模型试验得出的规律; (2)现场试验与相似模型试验所得出的增阻块提供的推力与增阻块撑出时在管轴垂直方向的投影面积的正比例关系可在增阻结构的初步设计中作为参考; (3)含水率是决定土层性质的重要因素,含水率不同导致土层对自行走式掘进机管节的摩阻力不同; (4)在试验所处土层的含水率变化范围内,管节所受土层摩阻力与土层含水率大致呈正比例关系,摩阻力随土层含水率的增加而增加; (5)覆土高度对增阻块所提供的增阻力有影响,在试验中覆土高度的变化范围内,增阻力随覆土高度的增加而增加; (6)增阻块压入土体的最大深度为50mm,增阻块在土体上所留下的压痕越浅说明此处土体能提供的增阻力也越大,土体越稳定。当增阻块达到最大压入深度依然不能提供足够增阻力时,压痕将出现剪切破坏的现象。