基于PFC的皮带运输机最大输送角度分析.pdfVIP

DesignResearch设计研究

基于PFC的皮带大输送角度分析

AnalysisofMaximumConveyingAngleofBeltConveyorBasedonPFC

曹亚奇，游进，欧阳天一1，冯科军，肖超，刘湛，王树英²

CAOYaqi,YOUJin,OUYANGTianyi,FENGKejun,XIAOChao,LIUZhan,WANGShuying

（1．中建五局土木工程有限公司，湖南长沙410004；2．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075）

【摘要】为解决纵坡较大时皮带渣土易滑落的问题，利用离散元数值模拟方法，对不同皮带倾角和渣土改

良状态下的渣土滑落情况进行研究。研究结果表明：运输未改良状态渣土所允许的皮带倾角为

14°，进行渣土改良后，运输欠改良状态、合适改良状态和过改良状态渣土所允许的皮带机最大

倾角分别降低至9°、6°、4°。因此若盾构掘进过程中需进行渣土改良时应考虑渣土改良对皮带机

倾角取值的影响。

【关键词】皮带运输机；最大倾角；离散元；渣土改良

随着盾构在山地城市隧道修建中的应用越来运用在颗粒物质的运输研究中。离散单元法用于

越广，传统的有轨机车出渣方式存在单次转运时盾构掘进过程中水平连续皮带机出渣状况，可仿

间长，难以及时排出掘进过程产生的渣土，不能真不同倾角的皮带机运输渣土过程中土颗粒的运

确保掘进过程高效持续。特别是对于长距离盾构动情况，渣土颗粒之间、颗粒与皮带机之间的相

隧道而言，随着运输距离增加，洞内水平物料、渣互作用，通过求解和后处理，可得到具有高参考

土运输将成为影响盾构施工效率的关键因素。因而价值的数据信息，给工程中皮带机倾角的选取提

研发盾构中的高效率运输系统成为当前长距离盾构供参考。

施工的迫切需要。对于渣土这类散料类物质比较针对盾构隧道中水平连续皮带机的出渣问

常见的输送方式是皮带式输送机输送，皮带机与题，本文基于重庆轨道交通5号线北延伸段盾构

TBM掘进配套使用时能够实现连续、快速出渣，隧道工程，利用离散元数值模拟方法，对皮带机

确保盾构施工过程的安全、高效。齐春杰通过将倾角及渣土改良状态对渣土运输效率的影响进行

渣土改良、出渣量控制和与掘进同步进行的渣土研究，提出不同渣土改良状态下保证渣土不发生

筛分改良与连续皮带出渣系统结合，得到了适合滑落的皮带机最大倾角，研究成果可为现场工程

大直径、长距离土压平衡盾构隧道施工的出渣系实践提供参考。

统]。郭旭涛通过分析矿用大倾角强力皮带机日

1离散元法理论

常运行的常见问题，提出了针对皮带机跑偏及断

裂等问题的优化方案[2]。齐梦学等从土压平衡盾离散元法的基本原理是牛顿运动定律，通过

构的渣土状态考虑皮带输送机的倾角设置，并结在每一时步内对颗粒运用牛顿运动定律计算位移

合现场研发了研发由牵引皮带机与支撑皮带机相并更新颗粒之间的接触状态，直至达到收敛条件

配合的复合式大倾角皮带机[3]。杨志勇等依托北计算终止。其基本方程如式（1)所示，计算模型

京地铁隧道工程，通过建立渣土运输模型，探究如图1所示。

不同运输方式在输送距离不同时的适用性[4]。mX(t)+cX(t)+kX(t)=F(t)(1)

近年来岩土工程中的离散元法发展迅速。基其中，m、