土压平衡式盾构在压缩空气盾构和泥水盾构基础上发展而来,它适用范围广,污染小,是目前使用最多盾构机。盾构前端有一个全断面切削刀盘,切削刀盘后面有一个贮留碴土的密封舱,在密封舱底部装有长筒形螺旋输送机。所谓土压平衡是指密封舱中切削下来的碴土和泥水充满密封舱,并具有适当压力与开挖面水土压力持衡,以减少对土体的扰动,控制地表沉降。盾构螺旋输送机的结构与普通的螺旋输送机大体相同,但工况则与普通螺旋输送机有较大区别。首先盾构密封舱内压力较大,输送机处于有背压输送状态,普通螺旋输送机则为大气压;其次,盾构螺旋输送机作为控制密封舱压力的关键部件,其密封性能有很高的要求,工作时碴土密实充满输送机形成土栓,以满足密闭输送要求,而普通螺旋输送机物料填充输送管约1/3～1/2之间,以防止输送机堵塞;最后,为了能通过控制螺旋输送机的转速实现对盾构密封舱压力的控制,要求螺旋输送机能精确输送碴土。因此,土压平衡式盾构机施工过程中对螺旋输送机的排土量精确控制提出了很高的要求。此外,在盾构通过含水量高的土层时,如果螺旋输送机密封失效,很可能发生喷涌等严重事件。因此,研究盾构螺旋输送机的排土量的影响因素及密封输送机理,对提高盾构的可靠性具有非常重要的意义。在盾构机中,切削下的碴土经改良,具有较强的非牛顿流体特性。在流变试验中,改性碴土表现出明显的初始抗剪屈服特性,其剪切应力-应变率曲线接近于宾汉模型。本文利用Cfdesign流体仿真软件对螺旋输送机内部的碴土流动进行仿真分析,得到不同参数设置的情况下碴土的压强、速度场分布情况,总结出影响螺旋输送机密闭性和输送能力的关键因素,以期指导工程实际设计及应用。由于土压平衡盾构种类繁多,各机型螺旋输送机结构形式和尺寸参数不同,布置方式多变,因此本文只针对某具体工况建模仿真。