TBM滚刀贯入度对破岩效能的影响规律研究
文档名：TBM滚刀贯入度对破岩效能的影响规律研究
摘要：合理设置TBM贯入度参数对于特定地质条件下的掘进效率至关重要.为研究TBM盘型滚刀在不同贯入度下的破岩效果,采用自主研发的滚刀破岩缩尺试验平台,在不同边界条件下对花岗岩开展盘型滚刀线性切割试验,通过使用FEM(finiteelementmethod)和SPH(smoothparticlehydrodynamics)相耦合的数值模拟方法重现相关试验以验证模型的合理性,并在此基础上建立原尺双滚刀回旋破岩三维数值模型,研究TBM盘型滚刀不同贯入度下对花岗岩的破岩效果.研究结果表明:有侧限条件下滚刀受力和岩碴体积往往更大,且相邻贯入度之间的法向力和岩碴体积增长幅度随着贯入度的增大而减小,但无侧限条件下的破岩效率更高;滚刀破岩过程是阶跃性的,岩碴的产生主要集中在滚刀荷载跌落阶段,无论刀侧是否存在限制,刀下岩石均被碾压至极细的粉末,刀侧岩石崩出,且岩碴的大小与滚刀荷载跌落幅度正相关;刀下岩石破坏区域近似呈"V"形,随着贯入度的增大,滚刀间的"V"形破坏区域持续向安装半径内侧倾斜;滚刀破岩效率随着贯入度的增大先提高后减小,针对试验岩样,最佳贯入度为2～4mm;本研究所采用滚刀破岩缩尺试验与FEM-SPH数值模拟相结合的方法可以很好地重现花岗岩破裂过程,且两者切削力相对误差均在10％以内,可以为后续TBM滚刀破岩研究提供一定参考.
作者：冀国栋 付柏毅 章慧健 耿麒 王立川 王灿林胡恒千Author：JIGuodong FUBoyi ZHANGHuijian GENGQi WANGLichuan WANGCanlinHUHengqian
作者单位：中铁十八局集团有限公司,天津300222;天津大学建筑工程学院,天津300072西南交通大学土木工程学院,四川成都610031长安大学工程机械学院,陕西西安710061中铁十八局集团有限公司,天津300222;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031中铁十八局集团市政工程有限公司,天津300350中铁十八局集团隧道工程有限公司,重庆400700
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2023, 20(12)
分类号：U455.31
关键词：TBM滚刀滚刀破岩实验数值模拟贯入度比能
Keywords：TBMdisccutterrock-breakingtestnumericalsimulationpenetrationspecificenergy
机标分类号：U455.43TU473TH161
在线出版日期：2024年1月24日
基金项目：中铁十八局集团有限公司科技研发项目，国家自然科学基金TBM滚刀贯入度对破岩效能的影响规律研究[
期刊论文]铁道科学与工程学报--2023, 20(12)冀国栋付柏毅章慧健耿麒王立川王灿林胡恒千合理设置TBM贯入度参数对于特定地质条件下的掘进效率至关重要.为研究TBM盘型滚刀在不同贯入度下的破岩效果,采用自主研发的滚刀破岩缩尺试验平台,在不同边界条件下对花岗岩开展盘型滚刀线性切割试验,通过使用FEM(finit...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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