【摘 要】
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水利工程关乎国计民生,堤坝防渗是保证水利工程安全的关键,本文依托“堤坝柔性防渗墙成套技术装备”项目,针对目前堤坝防渗方案中深窄槽成型困难、成槽深度浅、成型错位导致防渗墙不连续等问题,基于深窄槽切削工艺分析,研制了一套新型地下深窄槽锯切成槽系统。本文完成的主要研究工作如下:（1）分析对比现有的地下成槽技术与装备,总结出适用于深窄槽成型的装备技术特点,设计了锯切成槽方案,并制定成槽施工方案及性能指标。
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水利工程关乎国计民生,堤坝防渗是保证水利工程安全的关键,本文依托“堤坝柔性防渗墙成套技术装备”项目,针对目前堤坝防渗方案中深窄槽成型困难、成槽深度浅、成型错位导致防渗墙不连续等问题,基于深窄槽切削工艺分析,研制了一套新型地下深窄槽锯切成槽系统。本文完成的主要研究工作如下:（1）分析对比现有的地下成槽技术与装备,总结出适用于深窄槽成型的装备技术特点,设计了锯切成槽方案,并制定成槽施工方案及性能指标。（2）分析了土体的物理特性以及切刀切削土壤的力学过程;基于Mckeys-Ali理论和朗肯被动土压理论,建立了刀具切削粘土的三维力学模型,分析了模型中各参数对切削力的影响;利用欧拉-拉格朗日耦合法（CEL法）模拟了土壤的切削过程,得到的仿真结果与理论计算模型基本一致。（3）根据刀具排屑工况推导出了切削与进给速度关系,基于地下土质不确定性及切削工艺,确定了锯切刀具基体材料和热处理工艺;基于CEL法建立的有限元模型,分析了刀具几何参数对切削力的影响,以此确定最佳刀具几何参数;运用Abaqus对刀具进行了结构静力学分析,并基于此对刀具进行了优化设计。（4）对刀具链条切削工况进行动力学建模,基于切削链动力学模型,分析了不同位置切削力突变时刀具链条的位移响应,为控制系统编程提供参考;对链锯系统的锯板进行模态分析,得到了系统的前四阶振型。（5）运用Solidworks对链锯系统结构进行建模,基于Matlab求解计算出锯板最优截面尺寸,通过Abaqus对相关的元件进行强度校核,提出改进方案并校验计算。最后进行了样机试制。本文的研究方法及研究成果对解决目前堤坝防渗问题具有较好的理论依据和工程应用价值。
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