TBM滚刀破岩动态特性与最优刀间距研究

摘要：

在对实际工况合理简化的基础上,从岩土细观角度出发,采用颗粒离散元法建立滚刀侵入岩体的二维模拟模型,研究双滚刀作用下岩体的动态响应机制,找出滚刀侵入过程中岩体裂纹、贯入度以及切削力三者的关系.在此基础上,通过数值模拟对常见切深下滚刀最优刀间距问题进行分析,得到不同切深下比能耗与刀间距的规律,并通过试验对双滚刀破岩过程中岩体动态特性以及最优刀间距问题进行验证,最后以工程实例验证研究结论.研究表明:仿真过程中,切削力随贯入度的变化与岩体的跃进破碎特性相一致,岩体破坏服从格里菲斯理论；较小切深下岩体为剪切破坏,较大切深下岩体发生拉应力破坏;切深为10 mm时比能耗有明显拐点,此时刀间距为100 mm;切深为6 mm时,60 mm刀间距下比能耗最小；切深小于2 mm时,实际工况下岩体不能产生贯穿裂纹.

关键词：岩石力学、隧道掘进机滚刀、破岩、比能耗、刀间距、颗粒离散元

所属期刊栏目：31

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973项目2007CB714002;国家自然科学基金资助项目51274252;湖南省科技重大专项资助项目2010FJ1002

在线出版日期：2013-06-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2453-2464