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随着技术更新和城市化进程的加快，地下管道的建设在城市基础建设中越来越普及。现有隧道掘进机各自适用于特定的地质条件，工作机理一般把土体作为需要克服的阻力源，而对有效发挥土体的主动作用，利用土体使掘进机前进这方面少有涉及。文章借鉴船舶螺旋桨利用其所在介质（气体、液体）提供前进动力的原理，进行了土体为掘进机提供主动作用的模型试验研究。实验采用了正交实验法研究了螺旋杆件在土性、覆土压力和弧形帽设置等三个因素、三个水平下的螺旋拉力。主要内容如下: (1)总结各种隧道掘进机顶进推力理论，参考土壤—机器系统相关理论研究成果和方法，将螺旋杆件结构参数和土体性质作为一个系统研究。 (2)通过正交实验分析土性、覆土压力、弧形帽设置三个因素对螺旋推力的影响关系。 (3)根据相似理论和相似准则，采用回归分析得出螺旋推力和三个因素的回归方程。 (4)阐述了螺旋前进所需扭矩大小与弧形帽设置的关系，并利用土压力数据分析原因。 通过实验研究，得到以下主要结论: (1)三个因素对螺旋推力大小的影响顺序为:土性＞覆土压力＞弧形帽设置; (2)根据极差分析得出提供最大螺旋推力的三个因素组合为，砂土、0.12Mpa、无弧形帽，并利用回归分析公式得出这种组合下的最大螺旋推力:F=15.799kN; (3)经数据回归分析，得出拉力与三因素间的回归方程:F/XL3=K·102.362·(10U)0.274(10V)-0.193(10W)0.14(10Z)-0.108 P0.602，其中土性和弧形帽布置分别用U、V和W、Z共同表示; (4)弧形帽的设置影响螺旋上覆土压力的的变化，从而影响到螺旋前进所需的最大扭矩值。不设弧形帽时螺旋所需扭矩较设上和下弧形帽的螺旋所需扭矩均偏大; (6)土壤本身的性质和特征造成了不同的螺旋推力和运动状态。砂土对螺旋拉力影响最大，碎石土次之，粉土影响最小。