复合式土压平衡盾构机刀盘性能综合评价方法.pdf

第 5 0卷第 2 1 期 2 0 1 4 年1 1 月 机械工程学报 J OURNAL OF M ECHANI CAL ENGI NEER NG V o1 5 0 NO V NO 21 2 0 1 4 Do I 1 0 3 9 01 J M E 2 01 4 21 00 1 复合式土压平衡盾构机刀盘 l 土 I Z月 x匕l 综合评价方法水 夏毅敏 卞章括 胡承欢 吴 元 林赉贶 暨智勇 2 1 中南大学高性能复杂制造 国家重点实验室长沙4 1 0 0 8 3 2 中国铁建重工集 团有 限公司 长沙4 1 0 1 0 0 摘要 复合式土压平衡盾构机刀盘对复合地层的适应性决定了施工的安全性和经济性 由于刀盘结构的多样性以及施工环境 的复杂多变性 不同类型的刀盘在应对不同地层时 其综合性能表现不一 目前仍缺少对其综合性能进行评价的有效方法 在考虑刀盘性能影响因素多层次 多方面和相关联性的基础上 从刀盘的结构性能 刀具布置性能 力学性能 经济性 安 全可靠性和环境适应性等方面 建立刀盘性能评价指标体系 根据刀盘递阶层次结构评价模型特点 提出一种基于模糊数学 与评价理论 以模糊层次分析法计算刀盘指标权重 通过模糊综合评价和模糊优劣解距离决策法对刀盘进行综合性能评价的 方法 结合长沙某地铁施工标段地质条件 选取四种常见的复合式土压平衡盾构机刀盘方案 进行评价确定最终方案 并通 过 工程 实例验证本方法 的合 理性和有效性 为施工过程 中的刀盘 方案选型决策提供一种新方法 关键词 复合式土压平衡盾构机 刀盘 掘进性能 评价指标 评价方法 中图分类号 U 4 5 5 Pe r f o r m a nce Co m p r e he ns i v e Ev a l ua t i o n o f Co mpo s i t e Ea r t h Pr e s s u r e Ba l a nce d S h i e l d M a ch i n e Cu t t e r He a d XI A Yi mi n BI AN Zh a ng lcu o HU Che n g h u a n W U Yu a n LI N La i k u a n g J I Zhi yo n g1 2 1 S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f Hi g h P e r f o r ma n ce C o mp l e x Ma n u f a ct u r i n g Ce n t r a l So u t h Un i ve r s i t y Cha ng s ha 4 1 0 0 8 3 2 C h i n a R a i l wa y C o n s t r u ct i o n He a v y I n d u s t r y C h a n g s h a 4 1 0 1 0 0 Ab s t r a ct T h e a d a p t a b i l i t y o f co mp o s i t e e a r t h p r e s s u r e b a l a n ce d E P B s h i e l d ma ch i n e cu r e r h e a d t o t h e co m p l e x f o r ma t i o n d e t e rm i n e s t l l e s e cu r i t y a n d e co n o mi ca l e ffici e n cy o f co n s t r u ct i o n Du e t o t h e s t r u ct ura l d i v e r s i t y o f cu r e r h e a d a n d t h e co mp l i ca t e d g e o l o g i ca l co n d i t i o n s o f co n s t r u ct i o n t h e co mp r e h e n s i v e p e rfo r ma n c e f o r d i ffe r e n t t y p e s i S d i ffe r e n t wh e n t h e y a ct o n d i ffe r e n t f o rm a t i o n s An d n o s u i tab l e a n d e ffe ct i v e me tho d f o r p e r f o r ma n ce e v a l u a t i o n o f cu r e r h e a d h a s y e t b e e n fou n d T o i mp r o v e t h a t wi th mu l t i 1 e v e l and mu l t i f a ce t e d and r e l e v an ce b e t we e n i n fl u e n ci n g f a ct o r s for cu r e r h e a d p e r f o rm ance a n ind e x s y s t e m cu r e r h e a d p e rfo rm a n ce a s s e s s me n t i S e s t a b l i s h e d f r o m t h e a s p e ct s o f s t r u ct u r a l p e rfo rm an ce cu t t e r l a y o u t p e r f o rm a n ce me ch a n i ca l p r o p e r t i e s e co n o my s a f e r e l i a b i l i ty a n d e n v i r o n me n t a l a d a p t a b i l i ty o f cu r e r h e a d Acco r d i n g t o f e a t u r e s o f the cu r e r h i e r a r ch i ca l s t r u ct u r e e v a l u a t i o n mo d e 1 an d b a s e d o n f u z z y ma t h e ma t i c s an d e v a l u a t i o n the o r y t h i s s y s t e m p r o p o s e s a me th o d wh i ch u s e s f u z zy l e v e 1 an a l y t i c p r o ce s s t o ca l cu l a t e cu r e r h e a d i n d e x we i g h t s a n d a d o p t s f u z zy co mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n an d f u z zy t e ch n i q u e f o r o r d e r p r e f e r e n ce b y s i mi l a ri ty t o an i d e a l s o l u t i o n T O P S I S d e ci s i o n for co mp r e h e n s i v e p e rf o r mance e v a l u a t i o n o f cu r e r h e a d Al s o c o mb i n i n g g e o l o g i ca l co n d i t i o n s o f a ce r t a i n me t r o b i d co n s t r u ct i o n i n Ch a n g s h a f o u r co mmo n p r o g r a ms f o r co mp o s i t e E P B s h i e l d ma ch i n e are co mp are d o f wh i ch the f ma l o n e i S ch o s e n t h r o u g h e v a l u a t i o n o f the cu r e r h e a d p e r f o rm an ce Th e r a t i o n a l i ty a n d e ffe ct i v e n e s s o f t h i s me tho d i S a l s o v e rifi e d t h r o u g h e n g i n e e rin g e x a mp l e s thu s r e n d e r i n g a n e w me t h o d f o r th e cu re r h e a d s e l e ct i o n i n co n s t r u ct i o n p r o ce s s K e y wo r d s co mp o s i t e e p b s h i e l d ma ch i n e cu r e r h e a d e x ca v a t i o n p e r f o rm a n ce e v a l u a t i o n i n d e x e v a l u a t i o n me tho d 0 前言 复合式土压平衡 盾构机 目前 已广泛应用 于地 国家 自然科学 r 5 1 0 7 4 1 8 0 国家重点基础研究发展计划 9 7 3计 划 2 0 0 7 C B 7 1 4 0 0 2 湖南省科技支撑计划 2 0 1 3 G K3 0 0 3 资助项 目 2 0 1 3 1 1 0 3收到初稿 2 0 1 4 0 5 2 6收到修改稿 铁 铁路 公路 市政 水 电等隧道工程 刀盘 作为盾构机 的重要部件 其性能优劣直接关系到隧 道掘进效率 施工安全 运营成本以及工程质量 刀盘结构复杂 样式繁多 在不 同地质条件下刀盘 施工性能表现各异 如何在隧道施工过程 中 对复 合式土压平衡盾构机刀盘性能进行综合评价 选出 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 机械工程学报 第 5 0卷第 2 1 期 符合施工要求 综合性能最优的盾构刀盘 目前己 受到 国内外科研学者 施工单位及盾构机制造企业 的高度重视 盾构机性 能评价方面 的研究主要集 中在 刀盘 掘进参数预测以及盾构机优选决策等方面 文献 6 提 出 了一种模 糊优 劣解 距离 T e ch n i q u e f o r o r d e r p r e f e r e n ce b y s i mi la r i t y t o a n i d e a l s o l u t i o n T OP S I S 选型法 针对特定施工地段选取四种盾构机型进行 模糊 决策 文献 7 建立 了盾构机 掘进能耗评价 函 数 效率评价函数和稳定性评价函数 结合现场地 铁施工数据对盾构机掘进性能进行评价 文献 8 根 据盾构机型建立了优先关系矩阵 引入模糊层次分 析法 结合穿越工程进行盾构机型优选 上述文献 从不 同角度对盾构机性能进行研究 但均没有同时 考虑盾构机的定性指标和定量指标对其综合性能带 来的影响 所建立的评价体系无法全面反映其综合 性能 而如何建立全面 科学 合理的刀盘性能指 标体系评价模型 也是刀盘性能评价的关键所在 为此 针对复合式土压平衡盾构机刀盘 结合 模糊层次分析法 模糊综合评价和模糊 T O P S I S决 策法等相关评价理论 构建了具有递阶层次结构的 刀盘性能评价指标体系 提 出一种新的刀盘性能评 价方法 并将其应用于工程实例进行分析 为刀盘 的性能评价以及优选决策提供了一定参考 1 刀盘性能评价指标体系的建立 刀盘作为一个复杂的研究对象 影响刀盘性能 的因素是多层次 多方面 相关联 的 影响因素具 有一定的模糊性 其整体性能取决于各因素之间的 关系和对环境的适应性 相关的综合性能评价属于 复杂系统工程评价问题 需要建立一个具有多层次 结构的刀盘性能评价指标体系对其进行全面系统 的 二级指标 描述 通过对复合式土压平衡盾构机刀盘进行研究 与分析 采取定量指标与定性指标相结合的原则 从刀盘结构性能 刀具布置性能 力学性能及工作 性能等方面选取刀盘评价指标 建立刀盘性能指标 评价体系 1 结构性能 刀盘结构设计是否合理 对于 提高盾构机掘进可靠性 改善刀盘受力特性具有重 要意义 不同的刀盘结构其地质适应性不一样 如 刀盘开挖直径 开口率大小 除影响到刀盘受力特 性 还会影响到刀盘开挖面稳定性及渣土流动性 其具体指标包括刀盘外形尺寸 刀盘直径和厚度 刀盘重量 开口率 法兰盘 牛腿数量等定量评价 指标 2 刀具布置性能 复合式土压平衡盾构机主 要依靠滚刀进行滚压破岩 切刀对软土类介质切削 刀具布置是盾构机刀盘设计 的关键 内容 J 针对不 同地质条件 不同的刀具布置方式 会产生不同的 刀盘破岩效果 影响刀盘刀具的使用寿命 选取刀 盘径 向载荷 倾覆力矩 破岩量差异 刀间距 质 心半径作为定量评价指标 3 力学性能 研究刀盘 的力学性能 分析刀 盘载荷分布特性 有助于指导刀盘结构优化与设计 提高刀盘的使用性能和安全可靠性 这里选取刀盘 刚度 强度 振动特性及刀盘推力 扭矩作为定量 评价指标 4 在对刀盘进行综合性能评价时 考虑到刀 盘设计制造成本 刀盘维护 刀具更换费用 刀盘 无故障工作时间 施工安全性 施工地质环境影响 等因素 选取经济性 安全可靠性及环境适应性作 为定性评价指标 这三类指标需要人为给 出定性评 价 不再对其进行二级指标扩展 经过上述规划与分析 构建刀盘综合性能评价 指标体系 确定了刀盘递阶层次结构评价模型 如 图 1 所示 刀盘性能评价指标体系为一级指标和二 级指标 刀 盘 直 径 雾 l l 萋 I I 曩 l l I I 刀 I刀 l 振 l 刀 l 刀 盘 l 盘 I动 I盘 l 盘 刚 l 强 l 特 I扭 I推 度 l 度 I性 I矩 I力 一 级 指 标 I 结 构 性 能B l l l 星 塑 里 I l 力 学 性 能B 3 ll经 济 性B 4 I I 安 全 可 靠 性B 5 lI 环 境 适 应 性 6 l刀盘A l l I 刀 盘A 2 l l I l 刀 盘A 一 图 1 刀盘综合性能递阶层次结构评价模型 2 刀盘模糊综合评价与决策 目前常见的评价方法有模糊综合评价法 层次 分析法 主成分分析法 逼近理想解法和灰色关联 度分析法等 加 引 由于评价方法的广泛性 以及每种 评价方法所考虑 的问题侧重点不同 对盾构机刀盘 进行性能评价时 应根据所建立的刀盘性能评价体 刀 盘 重 量 牛 腿 数 量 开 口率 刀 盘 厚 度 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 0 1 4年 l1 月 夏毅敏等 复合式土压平衡盾构机刀盘性能综合评价方法 3 系结构特点 选择合适 的评价方法 面对 种类繁 多的复合式土压 平衡盾构机 刀盘 类型 刀盘性能综合评价的最终 目的是针对 具体施 工环境 选择最合适的刀盘类型 这属于多属性决 策问题 而 T O P S I S决策法适用于解决多属性评价 问题 该方法对数据利用充分 评价信息损失少 适用于解决刀盘综合性能评价 问题 同时考虑到刀 盘性 能评价指标体系的多层次结构特点 提出了一 种模糊综合评价与模糊 T OS S I S决策法相结合 的刀 盘综合性能评价方法 其具体方法是 首先对刀盘 二级评价指标进行模糊综合评价 然后根据模糊综 合评价结果 对刀盘的一级指标进行模糊 T OP S I S 决策与计算 最终决策 出最优刀盘方案 2 1 刀盘模糊综合评价 模糊 综合评价是 指在对某事物进 行评价分析 过程 中 考虑事物所具有的模糊性 不确定性等因 素 借助模糊数学相关理论 对其进行综合评价的 方法 刀盘模糊综合评价的具体步骤如下 1 确定刀盘的因素论域 U U 1 2 1 2 确定刀盘评语等级论域集合 V 2 3 对刀盘 的二级指标进行单因素评价 建立 模糊 关系矩 阵 R 为 中因素 U 对于 中等级 1 的隶属关系 R I U 1 I U 2 I i1 r 1 2 r 21 r 2 2 r 1 2 0 1 3 4 确定刀盘评价因素的权重矢量 W 4 5 确定刀盘模糊综合评价结果矢量 6 为 第 个被评价指标对评语集 V 的隶属值大小 B W R b l 6 2 5 2 2 刀盘模糊 T oP S I S决策 模糊 T OP S I S法是一种应用于模糊多属性决策 领域 通过计算待评价对象各 因素与最优方案的 模 糊距离 以确定评价对象优劣程度的决策方法 它 是一种逼近于模糊理想解的排序方法 将其应用于 盾构刀盘的综合性能评价 其模糊 T O P S I S决策计 算步骤如下 1 确定刀盘方案及评价准则的语言变量 采 用语言变量对专家评语进行系统化描述 借助三角 模糊数表示刀盘评价指标对应的语言变量 表 1 表 1 待评价刀盘方案的语言变量 语言标度 对应的三角模糊数 很 差 差 一 般 好 很好 O 0 1 O 3 O 1 0 3 O 5 0 3 0 5 0 7 0 5 0 7 O 9 0 7 0 9 1 O 2 构建刀盘模糊评判矩 阵 将其表示为一 个 m行 n列的矩 阵 表示刀盘方案 4对应指标 下的隶属度 代表刀盘指标权重 且满足 D W W l w 2 7 3 构造刀盘模糊评判矩阵完毕后 利用线性 尺度变换法将矩阵进行相对归一化处理 将 进行 相对归一化 的具体公式如下 越大越优型模糊指标的相对归一化公式 x i m ax x a rrfi n 一 x o 8 越小越优型模糊指标 的相对归一化公式为 一 m a x x o m i n 一 x o 9 最后 归一化后的刀盘模糊指标矩阵为 厂 I 弓J 1 0 式中 为 归一化后的刀盘模糊指标值 4 对刀盘模糊指标矩阵进行加权计算 得到 刀盘模糊决策矩阵 raxn 5 确定刀盘模糊正理想解 和模糊 负理想 解 1 2 一 1 3 式中 m 2 a x v j n fi n 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 4 机械工程学报 第 5 0卷第 2 1 期 6 计算刀盘方案 i 与模糊正负理想解之 间的 距离 3 刀盘指标权重的确定 待评价刀盘 i与模糊正理想解 之间的距离 1 4 一 J j l 待评价刀盘 f 与模糊负理想解 一 之间的距离 1 5 j l 其中 a 和 之间的距离用下列公式进行计算 三 口 一 口 z 一 口 s 一 1 6 式中 5 口 1 口 2 口 3 b b m 6 3 7 刀盘模糊优选决策 计算刀盘方案与理想 解的贴近度 贴近度 C f 越大 刀盘方案4越优 根 据贴近度 大小 对刀盘方案进行优劣排序 1 7 2 3 刀盘指标初始化及标准化方法 对于刀盘性 能评价指标体系 中的定性指标和 定量指标 首先要进行初始化处理 对于定性指标 首先构建刀盘定性指标的评语集并确定评价标准 然后 采取专家调查法收集专家评语 最后对收集 到的专家评语进行统计 建立刀盘指标模糊评判矩 阵 对于定量指标初始化处理 主要分为三种方式 第一种 刀盘结构性能指标参数根据实际样本数据 得出 第二种 对于刀盘推力 刀盘扭矩及滚刀布 置参数 参考文献 1 0 中的相关公式进行计算 第 三种 对于刀盘刚度 强度等指标 借助有限元仿 真软件对刀盘进行数值模拟 得到刀盘最大应力 最大位移及模态 然后进行指标标准化处理 刀盘 定性指标采用模糊 T OP S I S决策法来进行处理 定 量指标 的标准化处理采用相对优属度计算公式进行 数据处理 计算公式如下所述 对越大越优指标的相对优属度 1 8 对越小越优指标的相对优属度 层次分析法是将研究对象分解为子因素 将这 些因素按隶属原则建立递阶层次结构模型 并对各 因素进行两两比较 计算出各因素之间的相对重要 性程度值 考虑到人 的判断具有模糊性 需要对其 进行模糊化延伸 国内外学者提 出了一种模糊层次 分析法 借助该方法能够准确简便的计算刀盘各指 标权重值 其具体计算步骤如下 1 设定刀盘对象集合x 1 2 x 和目 标 集合U 2 则刀盘指标f 对应满足 个 目标要求的程度值表示如下 g l2 其中 刍 为三角模糊数 i l 2 r1 表 2 为刀盘模 糊层次分析法判断矩阵语言标度 表 2 刀盘模糊层次分析法判断矩阵语言标度 则刀盘指标 i对应满足 个 目标 的综合重要性 程度值可以表示为 参 l 参 l 2 0 m 月 l i 1 j l 参 i 1 j l j l 户l j l f 1 1 1 l 一 一 i 1 1 i 1 1 i 1 1 南 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 6 机械工程学报 第 5 0卷第 2 1 期 表 4 复合式土压平衡盾构机刀盘定量指标初始数据 对于经济性 安全可靠性和环境适应性这三种 定性指标初始值 通过对盾构机械行业的专家和设 计人员进行问卷调查 收集评价信息 然后按照表 1所示 的语言变量 将每一位专家问卷调查数据转 化为相应的三角模糊数 再按照三角模糊数加权平 均值公式对定性指标评价数据进行统一处理 建立 定性指标模糊评判矩阵 其三角模糊数加权平均值 公式为 m i n L x r 去 2 5 U x u ma x U x Mx u 式 中 置 为加权平均值 V 按照式 2 5 计算加权平均值 四类刀盘的定性 指标初始值如表 5所示 对刀盘性能评价指标权重 同样采用专家问卷 调查的方法 收集专家调查评价信息 按照模糊层 次分析法进行计算 以结构性能为例 介绍其权重 的具体计算过程 首先根据每位专家对结构性能每 个指标相对重要程度 的两两对 比结果 将其转化为 三角模糊数形式 表 6 然后对每一位专家的调查问 卷进行统计 同样采用三角模糊数加权平均值公式 对其进行处理 最后得到结构性能指标的模糊综合 评判结果 表 7 表 5 刀盘定性指标初始值 然后按照式 2 O 计算综合重要性程度值 1 5 l 4 7 7 1 6 0 0 0 7 0 0 2 3 0 1 2 3 0 0 1 0 0 1 0 7 1 9 6 6 1 6 2 7 8 9 2 9 0 0 0 7 0 0 2 3 0 1 2 3 0 O 1 l 0 1 7 8 3 5 6 4 2 4 3 1 1 1 6 2 9 0 0 0 7 0 0 2 3 0 1 2 3 O 0 1 7 0 2 5 l 3 5 6 4 1 7 7 1 0 6 7 3 5 0 0 0 7 0 0 2 3 0 1 2 3 O 0 1 2 0 2 4 0 4 3 0 2 1 5 2 9 9 4 5 0 0 0 7 0 0 2 3 0 1 2 3 0 O 1 1 0 2 2 4 4 3 0 2 根 据 式 2 2 计 算 结 果 如 表8 所 示 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 0 1 4年 1 1月 夏毅敏等 复合式土压平衡盾构机刀盘性能综合评价方法 7 根据式 2 3 计算得到结构性能指标权重矢量 O 9 3 1 0 9 8 0 1 0 0 0 0 9 9 7 0 9 9 4 然后 对其进行归一化 得到 1 0 1 8 9 0 1 9 9 0 2 0 4 0 2 0 3 0 2 0 2 同理 计算其余各级指标权重系数 得到刀具 布置性能指标权重 力学性能指标权重 及 刀盘一级指标权重 we 2 0 1 9 5 0 1 9 9 0 1 9 8 0 2 0 6 0 2 0 1 we 0 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 4 0 2 0 3 0 1 6 7 0 1 6 8 0 1 6 5 0 1 5 9 0 1 7 0 0 1 6 9 对于复合型 E P B盾构刀盘性能评价指标体系 采取模糊综合评价法对二级指标进行评价 然后根 据二级指标 综合评价结果 对 一级指标按照模糊 T O P S I S决策法进行评价 根据式 1 8 1 9 计算得 出定量指标相对优属度 表 9 以结构 性能指标 为例 对其进行模 糊综合评 价 由表 9可得刀盘结构性能 1 模糊关系矩阵 墨 0 5 O 5 0 4 4 0 7 0 4 0 5 0 7 1 0 5 0 5 0 47 4 6 0 6 0 4 7 8 5 0 5 0 5 0 5 5 9 3 0 4 0 5 21 5 0 5 0 5 0 5 42 4 0 4 0 5 21 5 按照式 5 计算得 到刀盘 结构性能模糊综合评 价矢量 W 0 4 6 7 5 0 5 0 9 3 0 4 9 4 6 0 4 9 1 2 表 9 刀盘 定量指标 相对优属度 同理 对刀具布置性能 力学性能 3 的各 子评价指标进行计算 结构性能 1 刀具布置性能 2 力学性能 3 的综合评价计算结果如表 1 0所示 表 1 0 二级指标综合评价结果 根据定性指标值 表 5 和二级指标综合评价结 果 表 l O 构建刀盘一级评价指标模糊评判矩阵 并将二级指标综合评 价结果转化为三角模糊数 形 式 得到刀盘模糊评判结果 表 1 1 根据刀盘一级指标权重和指标模糊评判矩 阵 按照式 8 式 9 式 1 1 对其进行加权和相对归一 化处理 最终得到刀盘模糊决策结果 表 1 2 表 1 1 刀盘一级指标模糊评判结果 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 8 机械工程学报 第 5 0卷第 2 1 期 按照式 1 2 1 3 计算每个刀盘方案的模糊正理 想解 和模糊负理想解A 一 6个指标的模糊正负 理想解如表 1 3所示 表 l 3 刀盘一级指标模糊正理想解和模糊负理想解 按照式 1 4 1 6 计算待评价刀盘方案与模糊 正理想解 A 和模糊负理想解 一 之问的距离 然后根据式 1 7 计算 出各刀盘方案与正负理想 解的贴近度 见表 1 4所示 表 1 4 刀盘贴近度计算结果 对评价结果作图 如 图 4所示 4类刀盘综合 性能排序 A1 A 2 A 4 A3 排序结果体现 了四种 刀盘 的综合性能水平优劣程度 1 0 0 8 一 6 囊o 4 0 2 O 刀盘A1 刀盘A2 刀盘A3 刀盘A 4 图 4 复合式土压平衡盾构机刀盘综合评价结果 在实际的盾构隧道施工中 刀盘 A1被应用于 长沙地铁施工建设 该施工区间地质以红褐色块状 泥质粉砂岩为主 施工刀盘 A1开 口率为 2 6 安 装有单刃滚刀 3 9把 其中正滚刀 2 8把 边滚刀 1 1 把 正面滚刀刀间距为 1 0 0 mm 刀盘 Al 在实际施 工过程 中表现优异 施工效率高 平均 日进尺达到 1 8 m 掘进面稳定性好 较好地保证了长沙地铁隧 道施工质量 刀盘综合性能评价结果与其实际施工 表现是一致 的 6 结论 1 在对复合式土压平衡盾构机刀盘性能研究 的基础上 考虑刀盘各方面性能影响因素 提取刀 盘性能评价关键指标 建立了一种较为全面 的复合 式土压平衡盾构机刀盘性能评价体系 2 应用模糊数学与评价相关理论 提 出了一 种新的刀盘综合性能评价方法 该方法考虑了刀盘 在性能评价与决策过程中的模糊性 利用模糊层次 分析法确定刀盘指标权重值 并结合模糊综合评价 和模糊 T OP S I S决策法对刀盘进行性能评 价与决 策 有效解决了刀盘综合性能评价问题 3 选取四种常见复合式土压平衡盾构机刀盘 方案 针对长沙某地铁施工标段地质 运用该方法 对刀盘进行综合性能评价与决策选型 决策 出了最 适用于该施工地质环境的刀盘方案 通过工程应用 验证 了该评价方法 的合理性和有效性 为施工过程 中的刀盘方案选型决策提供 了新方法 同时对盾构 机刀盘设计和施工具有指导意义 参考文献 1 VI NAI R OG GE R I C P E I L A D S o i l c o n d i t i o n i n g o f s a n d f o r E P B a p p l i c a t i o n s A l a b o r a t o r y r e s e a r c h J Tu n n e l i n g a n d Un d e r g r o u n d S p a c e Te c h n o l o g y 2 0 0 8 2 3 3 3 0 8 3 1 7 2 MRO UE H H S H AHR O UR I A S i mp l i fi e d 3 D mo d e l for t nnn e l c o n s t r u c t i o n u s i n g t u n n e l b o ri n g ma c h i n e s J T u n n e l i n g and Un d e r gro u n d S p a c e T e c hn o l o g y 2 0 0 8 2 3 1 3 8 4 5 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 2 0 1 4年 1 1月 夏毅敏等 复合式土压平衡盾构机刀盘性能综合评价方法 9 3 L AMB R UG H I A ME D I NA R L C AS 1 E L L AN Z A R De v e l o p m e n t a n d v a l id a t io n o f a 3 D n u me r ica l mo d e l f o r T B M E P B me ch a n i s e d e x ca v a t io n s J C o mp u t e r s a n d Ge o t e ch n ics 2 0 1 2 4 0 9 7 1 1 3 4 P E I L A D P I C C H I O A C HI E RE GA T O A E a r t h p r e s s u r e b a l ance t u n n e l l in g i n r o ck ma s s e s La b o r a t o r y f e a s i b i l i t y s t u d y o f t h e co n d i t i o n in g p r o ce s s J T u n n e l l i n g a n d Un d e r g r o u n d S p a ce T e ch n o l o g y 2 01 3 3 5 5 5 6 6 5 S HI Hu Y A NG Hu a y o n g G O NG G u o f a n g e t a 1 De t e r m in a t io n o f t h e cu R e r h e a d t o r q u e fo r EP B s h ie l d t u n n e l i n g ma ch i n e J Au t o ma t io n in C o n s t r u ct io n 2 0 1 1 2 0 8 1 0 8 7 1 0 9 5 6 Y AZ D A NI C HA MZ I NI A Y A KHC H AL I S H T u n n e l b o n n g ma ch i n e T B M s e l e ct io n u s i n g f u z z y mu l t i cr it e r ia d e ci s i o n ma k i n g me t h o d s J T u n n e l l i n g and U n d e r g r o u n d S p a ce T e chn o l o g y 2 0 1 2 3 0 1 9 4 2 0 4 7 郭伟 李楠 王磊 等 土压平衡式盾构机掘进性能 评价方法 J 天津大学学报 2 0 1 2 4 5 5 3 7 9 3 8 5 GUO We i L I Na n WANG L e i e t a 1 Ev a l u a t io n me t h o d o f E P B s h i e l d e x ca v a t i o n p e r f o r mance J J o u r n a l o f T i anj in U n i v e r s i ty 2 0 1 2 4 5 5 3 7 9 3 8 5 8 蔡亮学 何利民 吕宇玲 等 模糊层次分析法在盾 构机型优选中的应用 J 探矿工程 2 0 1 1 5 7 0 7 3 CAI L ia n g x u e HE Lim in LU Yu l in g e t a 1 Ap p l ica t io n o f f u z z y ana l y t i ca l h ie r a r ch y p r o ce s s F AH P i n t h e o p t imum s e l e ct i o n o f s h ie l d ma ch i n e J E x p l o r a t io n E n g in e e r i n g 2 0 1 1 5 7 0 7 3 9 罗德志 复合型土压平衡盾构刀盘布刀规律研究及刀 盘 C A D系统开发 D 长沙 中南大学 2 0 1 0 L UO De z h i Re s e a r c h o n l