螺旋输送机是土压平衡盾构机重要的组成结构,能够将刀盘切削下的土体从土仓中输送到盾构主机外,并且可以通过调节转速控制排土量进而维持土仓压力与开挖面压力的动态平衡。盾构螺旋输送机的性能在一定程度上关系到开挖面的稳定,目前研究通常将土体视为连续介质流体,导致对盾构螺旋输送机中土体的输送状态和规律认识不清,不能体现土体的离散性质,结果也会有一定的偏差,因此需要用更加贴合土体性质的研究方法。本文以离散元仿真为主要研究手段,结合理论分析,探讨盾构螺旋输送机的输送机理,研究转速和螺距对输送的影响,同时对螺旋输送机的磨损情况进行研究。论文的主要内容如下:1、成都特有的富水砂卵石地层级配差、渗透系数大,不利于开挖和运输,刀盘切削下来的土体要首先进行渣土改良,本文根据砂卵石地层的特点和难点,提出相应渣土改良方案;盾构螺旋输送机是土仓压力控制的关键机构,结合土压力计算,得到土仓压力的控制范围;针对成都某地铁工程条件和要求,对螺旋输送机的参数进行分析,完成对螺旋输送机的选型设计。2、介绍离散元方法的基本原理和求解过程,在多种接触物理模型中选择HertzMindlin with JKR模型为改良后渣土的离散元模型,同时为了分析盾构螺旋输送机的磨损,引入Archard Wear模型。根据螺旋输送机的特殊结构,分析了螺旋输送过程中土体颗粒的受力和运动情况,为仿真分析提供理论基础。3、利用EDEM对盾构螺旋输送机的输送进行仿真分析,研究了土仓和螺旋输送机中土体的运动分布和规律,转速和螺距对输送的影响,并分析了螺旋输送机的磨损分布。结果表明,离散元法适用于土体研究,得到的结论也更加符合实际情况,有助于分析盾构螺旋输送机中土体的运动机理和结构的磨损分布。4、大直径螺旋输送机防喷涌能力较低,需要对其的结构进行改造来形成防喷涌土塞,介绍了盾构螺旋输送机的土塞承压设计,并对螺旋土塞的承压能力进行分析;通过EDEM对变螺距螺旋输送机进行分析,与之前的等螺距螺旋输送机结果对比表明,改造后土体的运动分布变化,同时,土塞段的磨损加大,整体的受力和扭矩都有增加。