盾构刀盘刀具在在不同地层刀盘刀具应用

盾构机刀具刀盘配置对扭矩、刀头磨损及掘进速度的影响摘要:土压平衡式盾构机的刀盘具有切削、支撑、搅拌、土体改良等功能，因此在控制掘进效率、保持开挖面的稳定等方面起着决定性的作用。

盾构选型时必须结合地层的特殊性和通用性来确定刀盘型式、刀具的布置形式以及他们之间的组合方式。

刀盘结构的改造是为充分发挥不同地层条件下辐条式刀盘和面板式刀盘的独特优势，实现两者间的转换。

将面板式刀盘的六块面板的装配形式改为栓接加焊接的形式。

刀具布置形式优化是根据刀具的作用和运动轨迹对刀具的位置、形状进行合理的优化布置，增强刀具的切削能力、降低土体对刀具磨损进而达到保护刀盘本体，为盾构长距离掘进提供保障。

关键词:辐条式刀盘;面板式刀盘;刀盘结构设计;刀具布置形式前言伴随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断加大，城市交通呈急剧增长的态势，21世纪将是中国城市轨道交通的新纪元，经济发展将会伴随更大的都市化，地铁交通的建设将促使城市的发展，甚至成为一个急迫的任务。

盾构机在隧道施工中，通过刀盘刀具对前方土体进行切削，刀具与土体的适应程度至关重要。

盾构是集液、电、气于一体的大型机械化专用施工设备，目前应用最广泛的是闭胸式盾构，主要分为泥水式和土压平衡式。

土压平衡式盾构机在复杂多变的地质条件下，其刀盘的结构型式、刀盘的支撑形式、刀具的选型、刀具的布置将直接影响到设备掘进的效果。

刀盘刀具于前方土体不适应，将使盾构掘进非常缓慢甚至寸步难行，直接影响到盾构机的工作效率、工程进展及工程的经济效益。

由于刀具是易损件，消耗量大，如果只是依靠进口刀具不仅供货期长，而且成本高，所以使用国产刀具势在必行。

在掌握盾构刀具切削机理和深刻认识刀具磨损相关因素的基础上，针对不同的施工地质进行刀盘刀具的选择、刀具的布置等盾构掘进设备最关键、最核心的问题，进而实现盾构机的国产化就显得尤为必要。

1 刀盘的布置针对不同的地层情况以及设备等情况，盾构的刀盘形式有很多，其主要功能为以下儿点：（1）切削功能:刀盘旋转时，通过布置在刀盘上各种形式的刀具切削土体，并将切削下来的土体刮到土仓。

有关盾构刀具配置于刀盘设计的研究摘要本文主要针对盾构的主要部件刀盘，进行了理论分析和机理的研究，根据不同的地质地表结构所选用的不同刀盘形式以及具体刀具的布置情况，通过实际施工过程中的试验实例进行说明刀具和刀盘设计的重要性，文章指出刀具不是是否合理是直接导致盾构设计成功的关键所在。

关键词盾构机；地质条件；刀具中图分类号p5 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）54-0153-02随着我国地铁隧道工程的快速发展，盾构挖掘隧道与铺设都得到了全面的发展。

盾构在掘进施工过程中对刀具的选择显得尤为重要，刀具选择的成功与否会直接影响到整个工程效益和施工期限。

根据笔者工作经验来看，隧道盾构施工过程中对刀具的选用一定要和当地的水文和地质条件紧密结合起来，针对一些特殊的地质地层，应该合理科学地对刀具做出选择。

所以说，如何才能做到最恰当的选择刀具和最合理地布置刀盘是技术人员必须考虑的问题。

1 刀具的工作原理分析盾构机的掘进切削装置都是由刀盘和刀具两个部分所组成。

盾构机最前方是切削刀盘，刀盘的功能就是切削土体以及对施工地层进行支撑，这样就能确保掘进面上的稳定性。

切削刀具主要功能就是进行切削掘进面上的土，通常情况下刀具都是安装在刀盘的正侧两面，刀具跟随刀盘的转动而转动，这样就实现了对土体的不断切削。

切削刀具最常见的有两种：第一种是刮刀（也有的是固定式齿刀）；第二种是盘形的滚刀。

滚刀是依据切削的运行轨迹和实际间距，具体安装在刀盘中，安装在刀盘上的滚刀要比刀盘面多出来几十公分。

掘进的时候，滚刀第一时间接触到地层，随着刀盘的不停旋转，就会对土体连续切削，由于刀盘受到正侧两个方向的切力压力，因此切力就会被动地进行旋转，从而就实现了对整个土体的挤压松动和切削。

1.1刮削刀具的工作机理由于受到刀盘的推力作用，当刮刀嵌如了岩层或岩渣中之后，刀盘就会带动整个刀具进行转动而不断地刮削前面的岩层，这样就能在在掌面出现一个个犁沟，其主要特点就是刀盘的转动过程中阻力比较大，如果是在一些软土地层或者是在滚刀已经破碎之后的渣土中进行刮刀开挖，渣土就会随着刮刀的正面不断进入到渣槽，所以刮刀不但具有切削的使用功能还同时具有装载的使用功能。

地铁盾构机施工中的刀盘及刀具改造技术摘要：盾构法是地铁区间隧道施工常用的方法，地质水文适应能力强，对地面交通影响很小，对施工周边环境的振动和噪声等干扰较小，地面沉降控制比较好，对周边地下管线、地面建筑物和构筑物及周围环境的影响比较小，施工速度比较快，工程质量比较高。

关键词：地铁盾构机；施工；刀盘；刀具；改造刀盘是盾构的主要工作部件，不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置，刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败，影响盾构掘进的速度和效益，甚至关系到盾构施工的成败。

一、刀具工作原理1.刮削类刀具的工作原理。

在刀盘推力的作用下，刮刀嵌如岩渣或岩层中，刀盘带动刀具转动时刮削岩层，在掌子面形成一环环犁沟，特点是效率高，刀盘转动阻力大。

在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过刮刀进行开挖，渣土随刮刀正面进入渣槽，因此刮刀既具有切削的功能也具有装载的功能2.盘形滚刀工作原理。

刀盘在纵向油缸施加的推力作用下，使其上的盘形滚刀压入岩石；刀盘在旋转装置的驱动下带动滚刀绕刀盘中心轴公转，同时各滚刀还绕各自的刀轴自转，使滚刀在岩面上连续滚压。

刀盘施加给刀圈推力和滚动力（转矩），推力使刀圈压入岩体，滚动力使刀圈滚压岩体。

二、施工中的刀盘修复和改造1.施工过程中发生的刀具和刀盘严重磨损，北京地铁某标段从第2个区间开始隧道掘进施工，第2个区间完成后，盾构机再掘进施工第1个区间。

盾构机在第2个区间始发后，当掘进至在282环开始，推进速度放慢，推力和扭矩增大，泡沫注入量开始增大;掘进至287环时，推进速度明显减缓，刀盘扭矩增大，泡沫注入量大量增加，渣土温度较高，推进耗时约219分钟;至288环时，刀盘扭矩快速剧烈上升，推进停止。

经过分析，发生此现象的主要原因可能是之前在黏土和圆砾层掘进中，黏土在刀盘中部黏结，在挤压和相互间摩擦的作用下，膨润土、泡沫和地层中的砂石黏土在刀盘中部发生固结，刀盘开口率逐渐减小。

在第287和288两环的施工过程中，刀盘开口率迅速减小，造成排土不畅，扭矩和推力增大。

浅谈盾构机刀具的种类及其配置方式作者：李健敏来源：《中国新技术新产品》2015年第17期摘要：在盾构法隧道穿越过程中，盾构机的刀具是盾构开挖的主要工具，且刀具的好坏决定了整个掘进过程。

所以选择正确的刀具，并在刀盘上对其进行合理布置是至关重要的。

本文着重介绍了刀具的种类及其配置方式。

关键词：盾构机；刀具；刀具配置中图分类号：U455 文献标识码：A一、刀具种类刀具是盾构机重要的部件，其直接影响着盾构施工进度。

所以必须根据工程地段岩石的不同强度和地质特点以及刀具在不同岩石中表现出的破岩机理来对刀具进行设计和选择。

为了适应从软土到硬岩不同地层的开挖，目前设计出多种刀具与之适应。

盾构机刀具类型分为两大类：滚刀和切削刀。

而切削刀的种类繁多，包括：切刀、齿刀、边刮刀、先行刀、仿形刀、鱼尾刀。

其中，滚刀和齿刀的刀座形式相同，根据不同的地质类型，两种刀具可以互换。

1 滚刀。

滚刀用于掘进纯岩地层；伴有大粒径的砾石（粒径大于400mm）并且含量达到一定比例的松散地层；岩石（强度不是太高）与一般土体（松土或砂土）交错频繁出现的复杂地层。

采用滚刀破岩时，其破岩原理是：刀盘旋转带动刀具扫过开挖面，此时滚刀挤压周边的岩石，使其表面形成裂纹继而与开挖面脱落，使得岩石成功破碎。

滚刀按刀具形状的不同分为：盘形滚刀和齿形滚刀；而根据安装位置不同分为：正滚刀、中心滚刀、边滚刀、扩孔滚刀；按照刀圈的数量分为单刃滚刀、双刃滚刀和三刃滚刀。

在风化的砂岩和泥岩等软岩地层时，一般采用双刃滚刀；在较硬岩中采用单刃滚刀。

2 切刀。

切刀是盾构机切削开挖面上体的主刀具。

切刀用于开挖非岩质或软土地层；粒径小于400mm的砂、卵石、粘土等松散体地层。

切刀在切削和剥离土体时，其切削原理是：盾构机向前推进的同时，切刀随刀盘旋转对开挖面土体产生轴向（沿隧道前进方向）剪切力和径向（刀盘旋转切线方向）切削力，使得切刀的刀刃和刀头插入到地层内部，从而不断将土体切削下来。

盾构机械刀盘及刀具设计与优化随着城市地下空间的不断开发和利用，盾构机械在地铁、隧道等工程领域中得到了广泛应用。

盾构机械的刀盘及刀具是决定其施工质量和效率的重要因素之一。

本文将重点讨论盾构机械刀盘及刀具的设计与优化。

1. 刀盘设计1.1 刀盘结构设计刀盘是盾构机械的核心部件之一，其结构设计的合理性对盾构机械的工作效果有着重要的影响。

刀盘的结构设计应该考虑以下几个方面：1.1.1 刀盘刚度设计刀盘的刚度设计直接影响到刀具在施工过程中的稳定性和耐久性。

应该根据盾构机械的工作条件和土壤的物理特性，合理选择刀盘的材料和结构尺寸，确保刀盘具有足够的刚度。

1.1.2 刀盘模块化设计刀盘的模块化设计可以极大地提高刀具更换的效率，并且便于维护和保养。

刀盘的模块化设计应该考虑到刀具的安装和拆卸便捷性，同时也要保证刀具的工作性能。

1.1.3 刀盘防护设计刀盘的防护设计不仅能够保护刀具，在施工过程中还能够减少对环境的影响。

刀盘的防护设计应考虑到刀具的精度和平衡性，同时也要与盾构机械的其它部件协调配合。

1.2 刀盘传动系统设计刀盘传动系统是盾构机械的另一个重要部分，其设计的合理性对盾构机械的运行效果至关重要。

刀盘传动系统设计应该考虑以下几个方面：1.2.1 传动效率设计传动效率直接关系到盾构机械的工作效率。

刀盘传动系统的设计应该尽可能地提高传动效率，降低能量损耗。

1.2.2 齿轮设计齿轮是刀盘传动系统中常用的传动元件，其设计应考虑到负载分配、噪声控制等方面的需求。

合理选择齿轮的材料和结构尺寸，可以提高刀盘传动系统的可靠性和耐久性。

1.2.3 传动稳定性设计传动稳定性是刀盘传动系统设计时需要充分考虑的因素，合理选择传动比、减小晃动等措施，可以提高刀盘传动系统的稳定性。

2. 刀具设计与优化2.1 刀具材料选择刀具材料的选择直接影响到刀具的硬度、韧性和耐磨性等性能。

应根据盾构机械工作的土壤条件和设计要求，选择适合的刀具材料，以确保刀具有良好的工作性能和寿命。

盾构机刀具布置技术及应用盾构是一种专门用于开挖地下隧道的大型成套施工设备，它具有开挖快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度的优点，在城市隧道的开挖中得到越来越广泛的应用。

刀盘是盾构机的关键部件之一，是盾构主要工作部件。

盾构在地下开挖中会遇到各种不同地层，从淤泥、粘土、砂层到软岩及硬岩等。

在开挖中刀盘受力复杂，工作环境恶劣，是需要重点检查和维修的部位。

刀盘结构关系到盾构的开挖效率、使用寿命及刀具费用。

盾构的刀盘结构形式与工程地质情况有着密切的关系，不同的地层应采用不同的刀盘结构形式，盾构刀盘设计是盾构关键技术，采用合适的刀盘类型是盾构顺利施工的关键因素。

1 土压平衡盾构刀盘的主要功能土压平衡盾构结构见图1，这种盾构把由刀盘挖下的土块和流进盾构的地下水封闭在密封的隔舱内，以此来平衡开挖面地层压力，防止土层崩塌。

废土通过盾构的螺旋输送机连续向后部排放，同时还可以通过调节螺旋输送机转速，来控制排土量以及控制密封隔舱中的泥土压力来达到与掌子面土体压力相平衡。

因此刀盘主要功能有：开挖功能：对掌子面的地层进行开挖，开挖后的渣土顺利通过渣槽，进入土舱；稳定功能：支撑掌子面，具有稳定掌子面的功能；搅拌功能：对土舱内的渣土进行搅拌，使渣土具有一定的塑性，能通过螺旋输送机来调整控制土舱内的压力。

2 刀具工作原理对于不同地层的开挖，盾构的刀具采用不同型式：开挖地层为硬岩时，采用盘形滚刀；地层为较软岩石时，采用齿刀；地层为软土或破碎软岩时，可采用切刀（或刮刀）。

不同类型刀具的工作原理如下：滚刀工作原理如图2，安装在刀盘上的盘形滚刀在盾构千斤顶的作用下紧压在岩面上，随着刀盘的旋转，盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转。

盘形滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圆。

当推力超过岩石的强度时，盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎，刀尖贯入岩石，掌子面上岩石被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽。

盾构机刀盘设计与优化盾构机刀盘是盾构机的重要组成部分，其性能直接影响到盾构机在地下工程中的施工效率和质量。

本文将从盾构机刀盘的设计和优化两个方面进行探讨。

一、盾构机刀盘设计1. 刀盘类型选择：盾构机刀盘根据工程需求和地质条件的不同，可以选择机械刀盘、压平刀盘和混合刀盘。

机械刀盘适用于较硬地层，压平刀盘适用于软土地层，混合刀盘则具备两种刀盘的特点。

2. 刀盘结构设计：刀盘的结构设计要考虑到刀盘的强度和刚度，以及刀片的布置和固定方式。

刀盘应具有良好的刚性和稳定性，刀片的布置要合理，以保证工作时的稳定和高效。

3. 刀片选择：刀片的选择要根据地层的性质和刀盘的工作条件来确定。

常见的刀片材料有硬质合金、高速钢等，刀片的形状和尺寸应根据地层状况和刀盘速度来选择。

4. 刀盘动力系统设计：刀盘的动力系统包括电机、减速器等，要保证刀盘具有足够的动力和可靠性。

电机的功率和转速应根据刀盘的工作条件来确定，减速器的传动比要满足刀盘的工作要求。

二、盾构机刀盘优化1. 刀片布置优化：通过对刀片的布置进行优化，可以减小切削力的影响，提高刀盘的稳定性和切削效率。

合理的刀片布置可以避免刀片之间的相互干扰和碰撞，延长刀片的使用寿命。

2. 刀片材料和形状优化：选择合适的刀片材料和形状可以提高刀片的硬度和耐磨性，延长刀片的使用寿命。

同时，优化刀片的形状和尺寸可以降低切削力的消耗，提高切削效率。

3. 刀盘动力系统优化：优化刀盘的动力系统可以提高刀盘的工作效率和可靠性。

通过选择合适的电机功率和转速，减小传动系统的能量损耗，提高动力输出效率。

4. 刀盘结构优化：优化刀盘的结构可以提高其刚性和稳定性，降低刀盘的振动和噪音。

通过采用新型的材料和加强结构的设计，使刀盘在工作过程中能够更好地适应地层变化和工作条件的变化。

综上所述，盾构机刀盘的设计与优化对于盾构机的工作效率和质量具有重要影响。

通过合理的刀盘设计和优化，可以提高刀盘的稳定性、切削效率和使用寿命，进而提高盾构机在地下工程中的施工效率和质量。

盾构机刀盘刀具的设计与优化盾构机是一种用来建设城市地下隧道的重要工程机械，而刀盘刀具又是盾构机中的核心部件之一。

刀盘刀具的设计与优化对盾构机的工作效率和质量至关重要。

在本文中，我们将探讨盾构机刀盘刀具的设计原则、优化策略以及一些新技术的应用。

首先，盾构机刀盘刀具的设计应考虑以下几个方面：刀具材料的选择、刀具形状的优化以及刀具的布置方式。

刀具材料应具有一定的硬度和耐磨性，以保证刀具在长时间工作中不易损坏。

常见的刀具材料有高速钢、硬质合金等。

刀具的形状优化主要是为了提高切削效率和降低切削力，一般采用多刀刀盘设计，以增加刀具数量和刀具布置的灵活性。

刀具的布置方式则需根据具体工程项目的要求和地质条件来确定，以确保刀具能够适应不同的地质环境。

其次，盾构机刀盘刀具的优化策略主要包括刀具的布置优化、刀具参数的优化以及刀具寿命的优化。

在刀具布置优化方面，可以采用非对称布局、间距调整等方法来改善刀具的使用效果。

刀具参数的优化则需要通过合理选择刀具的直径、刀具间距、刀具角度等，以提高切削效率和降低切削力。

刀具寿命的优化可以通过改进刀具材料、刀具涂层等方式来延长刀具的使用寿命，降低更换频率，从而提高盾构机的工作效率。

另外，近年来，一些新技术的应用也为盾构机刀盘刀具的设计与优化带来了新的机会。

其中，数值模拟技术是一种非常有效的方法。

通过建立盾构机工作的数值模型，可以对刀具受力情况进行仿真分析，预测切削力、刀具磨损情况等，从而指导刀具的设计与优化。

此外，激光测量技术也可以用于实时监测刀具的磨损情况，及时调整刀具参数，提高盾构机的工作效率。

在实际应用中，盾构机刀盘刀具的设计与优化需要结合具体工程项目的要求和地质条件进行深入研究。

同时，应重视刀具的维护和管理，定期进行刀具的检查、修复和更换，以确保刀具的正常工作和延长使用寿命。

总结起来，盾构机刀盘刀具的设计与优化是提高盾构机工作效率和质量的重要环节。

通过合理选择刀具材料、刀具形状以及刀具布置方式，优化刀具参数和刀具寿命，并结合新技术的应用，我们可以提高盾构机的工作效率，降低切削力，提高切割质量，从而为城市地下隧道的建设贡献力量。

盾构工程中刀盘形式、刀具布局的特点及对区间地层的适应性1.1.1.1刀具、刀盘整体布置型式本工程所采用的刀盘及刀具设计形式充分考虑了本标段的地质特点。

本标段地层属整体软地层，局部有地震液化层，主要穿越黏土、粉土、粉土粉砂，所以刀盘的刀具配备采用8把中心齿刀，27把先行刀，8把边刮刀，60把切刀。

遇到桩基础用滚刀替换先行刀，用中心滚刀替换中心齿刀，滚刀、先行刀的轨迹间隔不大于100mm，使装基础块容易被挤压破碎而落进土仓。

刮刀和切刀刀刃到刀盘面板的距离分别为145mm和140mm，（先行刀到刀盘面板的距离为180mm）此种刀具的布置优点如下：先行刀与刮刀和切刀刃高差的存在保证了在本段地层掘进时通过先行刀进行拨落而保护刮刀与切刀不受损害；先行刀在刀盘正面的十字形布置方式能拨松刀盘前面土体镶嵌的小颗粒砾石，从而有利于土体的开挖。

刀具与刀盘面板间高差的存在有利于碴土的流动和排出，防止刀盘泥饼的形成，并减少碴土对刀盘面板的磨损。

1.1.1.2刀盘结构特点刀盘为焊接结构，在刀盘上焊接了安装各种刀具的刀座。

刀盘和主驱动通过一个有4个幅臂钢结构与主驱动法兰盘相连，以传递足够的扭矩和推力。

刀盘可以双向旋转，刀盘开挖直径6480mm。

为了保证刀盘的整体结构强度和刚度，刀盘的周边和中心部件在制造时采用先栓接后焊接的方式连接。

根据对刀盘设计模型在硬岩模式下对每个滚刀加载25t的荷载的有限元分析结果显示，刀盘的强度和刚度均满足要求。

刀盘的开口形式：刀盘开口设计如图所示，其开口形式为对称的八个长条孔，开口尽量靠近刀盘的中心位置，以利于中心部位碴土的流动。

刀盘的开口率约为37%。

图 0-1 刀盘及刀具布置碴土改良注入口设计：刀盘面板上设有膨润土浆喷口。

其中在刀盘的中心设置有4个泡沫通道。

泡沫注入口也可以用来加注膨润土。

在刀盘面板上设有8个泡沫喷口。

这些喷口已经过了优化设计，如图 0-2所示。

单向阀泡沫管路清洗口图 0-2刀盘泡沫喷头示意图刀盘上的泡沫浆管路为三通结构，喷头处设有单向阀，刀盘背面设有清洗口。

盾构机刀盘换刀方案一、换刀概述由于沈阳地质复杂，硬岩较多，对盾构刀具的磨损比较大。

盾构很难在不换刀具的情况下掘进整条隧道，所以要做好盾构换刀的准备。

换刀分为计划换刀与非计划换刀两种。

计划换刀指的是根据地质情况作出的换刀决定，非计划换刀指的是工作人员在盾构掘进过程中，通过检查发现刀具磨损情况非常严重，已经不能正常掘进，而作出的换刀决定。

计划换刀一般在地层强度发生很大变化的情况下进行。

由于刀具根据其位置与工作原理，可分为片式割刀/撕裂刀与边缘刮刀。

片式割刀/撕裂刀主要用于切削土层④-5，⑤-5圆砾层。

在地层强度变化后，现有刀具不足以满足盾构正常掘进，一般要进行软硬刀具的更换。

还有就是盾构要穿越特殊地段，在此地段很难进行刀具更换，或进行刀具更换的危险很大。

这时要在穿越特殊地段前，进行刀具的新旧更换，以防万一。

二、换刀计划根据刀盘磨损情况，计划在左右线隧道联络通道处，利用将来联络通道施工场地开挖竖井进行换刀。

同时根据刀具及刀盘磨损情况对刀盘进行加工改造。

三、竖井开挖方法及主要技术措施（一）施工总体规划1、施工准备：施工前做好施工用临时水、电、风管布设；平整、硬化施工场地；测量放样及桩位复核、导线网布设；施工场地围挡；管线物探、改移及保护，建筑物保护，补充地质勘察。

2、施工顺序施工周边降水——锁扣圈施工——土方开挖1）施工周边降水：在竖井周边施工区域内，首先进行施工降水作业，降水井井深40米，井径600mm，满足地下水位在竖井底板以下。

2）锁口圈施工：竖井锁口圈施工完成后，进行提升塔架架设，提升塔架架设完成后，即进行竖井开挖施工。

3）土方开挖：土方开挖采用人工开挖，提升塔架出土，在现场堆土场存放，夜间集中外运，运输设备为自卸汽车；分层开挖，并及时打设小导管后安装格栅挂网喷射混凝土。

（二）施工方法及主要技术措施施工竖井平面为矩形，净空尺寸为3×7m。

平面图如下图图1施工竖井平面图1、锁口圈施工1）．锁口圈基坑开挖，按设计要求地表下两米范围内采用人工开挖，防止破坏已有管线，如发现基坑内有管线，通知业主及有关部门，调查与切改管线。

盾构机刀盘与刀具的设计与分析盾构机是一种用于地下隧道开挖的机械设备，它的核心部件是刀盘和刀具。

刀盘是盾构机的主要工作部位，而刀具则是刀盘上的切削工具。

盾构机刀盘与刀具的设计与分析是为了提高盾构机的工作效率和安全性，下面将对这方面的内容进行讨论。

首先，盾构机刀盘与刀具的设计应考虑以下几个方面。

首先是刀盘的结构设计，包括刀盘直径、刀盘壳体的材料和强度设计。

刀盘直径的选择需要考虑隧道的尺寸和地质条件，以确保刀盘能够适应不同的工作环境。

刀盘壳体的材料选择应具有足够的强度和耐磨性，以保证刀盘的工作寿命和使用安全。

其次是刀盘上的刀具布置设计，包括刀具的数量、布局和角度。

刀具的数量应满足施工需要，布局应合理，角度的选择要考虑到土层特性和切削力的分布。

最后是刀盘与盾构机的连接设计，要确保刀盘能够与盾构机紧密连接，传递切削力和承受土压力。

其次，对于盾构机刀盘与刀具的分析，首先需要进行刀盘的载荷分析。

通过对刀盘受力情况的分析，可以确定刀盘的结构和材料，以确保其具有足够的强度来承受土压力和切削力。

其次是刀具的选择和分析。

不同的地质条件和隧道要求需要使用不同类型和材料的刀具。

刀具的选择应考虑到切削效率、耐磨性和经济性等因素。

此外，还需要对刀具的切削性能进行评估和分析，以提高切削效率和减少能耗。

最后是切削力的分析。

切削力对于刀具和刀盘的设计非常重要，因为过大或过小的切削力都会影响刀具的使用寿命和切削效率。

因此，对切削力的分析和评估可以指导刀具和刀盘的设计和优化。

此外，还可以运用有限元分析等工具对刀盘和刀具进行力学仿真分析，以评估其强度和刚度等性能指标。

通过仿真分析，可以发现潜在的结构问题和设计缺陷，并对刀盘和刀具的设计进行改进和优化。

总结起来，盾构机刀盘与刀具的设计与分析是为了提高盾构机的工作效率和安全性。

通过合理的设计和有效的分析，可以优化刀盘和刀具的结构，提高其强度和耐久性，以适应不同的地质条件和工作要求。

同时，对刀盘和刀具进行力学仿真分析，可以发现潜在的问题并进行改进和优化。

软土地层条件下盾构机刀盘及刀具选型摘要：刀盘刀具是复合式盾构机的关键部件，国内外主要采用相似模型试验、数值仿真和现场测试等手段，研究特定刀具的破岩能力、岩土性质及温度等因素对刀具的影响、随机载荷作用下刀具的疲劳寿命及掘进效率的影响、刀盘系统整体强度、刚度及稳定性等问题。

而针对实际工程实例的复合式盾构机刀盘刀。

关键词：软土地层；盾构机；刀盘及刀具；选型引言盾构施工技术已越来越广泛地应用于城市地铁隧道施工中。

我国幅员广阔，地质条件多样，针对各类不同的地质条件，能否设计满足盾构工程施工需要的盾构刀盘及刀具是工程能否成功的关键因素。

本文针对软土地层地质条件下盾构刀盘及刀具设计展开研究。

一、软土地层条件下盾构机刀盘选型1、刀盘开口率刀盘开口率是指刀盘留空面积占整个刀盘面积的百分比。

这部分留空面积，是切削渣土的运动通道。

渣土脱离土体后，在重力及刀具刮削作用下，沿刀盘开口流动到土仓。

搅拌后，从土仓底部螺旋输送机排出。

开口率的大小对应的是渣土排放的效率。

若取值过小，破碎（切削）的渣土不能及时进入土仓，滞留在刀盘前方，跟随刀盘做摩擦运动，随着温度升高，会固结在刀具、辐条等部位形成泥饼。

因此，在结构强度允许的情况下，开口率尽可能地取较大的值较好。

开口率的取值对应刀盘的常态转速。

开口率的计算公式：K=1/（r+1）其中：K——开口率（%）r——刀盘转速（rpm）刀盘转速是一个从0到Rmax的范围值。

通常是连续可调的。

但刀盘的开口率是固定的，一经设计、制造成型就不可更改。

因此，确定刀盘开口率需要预先评估针对隧道地质条件下刀盘的经常工作状态，根据刀盘的常态转速来确定刀盘的开口率。

岩土硬度高、结理发育差的地层，刀盘转速应较大。

相应的，对刀盘开口率要求就小。

这与高硬度岩土开挖效率低，出渣量小的施工形态是对应的。

反之，岩土硬度低、结理发育丰富地层（如全、强风化地层），刀盘转速应较小。

对刀盘开口率要求就大。

2、刃间距刀盘旋转时，每一个滚刀运动轨迹都是一个以刀盘回转中心为圆心的轨迹圆。

盾构刀具简介吕志峰，刘玉海，刘学红山东天工岩土工程设备有限公司，山东聊城252000)摘 要：盾构刀具是盾构机切削岩土的工 具。

本文介绍了盾构机用刀具的分类，扼要叙述了盾构机 的切削 刀具和滚压刀具的功能、形状、用材及制造工 艺，对盾构机用刀具的使用者与管理者有借鉴作用。

关键词：盾构刀具；切削刀分类；滚刀结构；刀具焊接 中图 分类号：TD421.2+5 文献标志码：BIn troductio nto Shield Machi neCutterLU Zhi-feng, LIU Yu-hai, LIU Xue-hong(Shandong Techgongeotechnica Engineering Equipment Co., Ltd, Liaocheng 252000 Shandong ProvincChina)Abstract: The shield machine cutter is a type of tool employed by a shield machine to cut n&cSoil. The paper describes the category of shieldmachinecutters and focuses on the function, shape, material, and manufacturing process of cutters and rolling cutters used on the shieldachine. It can function as a referencfor the usersand keepers of shield machinecutters.Key words: shield machine cutterthe category of shield machine cutters; the structure of rollingutters;the cutter welding经历了从依赖进口到平分国内市场 ，到部分产品 出口的过程。