基于新表面理论的TBM破岩效率评价指标
岩碴是岩-机作用的直接产物,也是评价隧道掘进机(TBM)破岩效率和优化TBM掘进参数的有效指标.依托兰州水源地建设工程和龙岩万安溪引水工程,开展不同岩性条件下TBM岩碴筛分试验,得到了岩碴粒径分布规律.基于新表面理论,从滚刀破岩能量转化角度出发,提出了一种新的TBM破岩效率评价指标.基于岩碴粒径分布规律和TBM掘进参数统计,探讨了新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数之间的关系,指出了新表面理论指标在反映岩碴破碎程度和评价TBM破岩效率方面的优势.对新表面理论指标与TBM掘进推力以及刀间距s与贯入度p的比值进行回归分析,得到了硬岩(围岩等级为Ⅱ级)和软岩(围岩等级为Ⅲ级)掘进条件下的TBM最优掘进推力和s/p 取值区间.研究表明:(1)新表面理论指标符合岩石破碎学原理,可准确评价TBM破岩效率.岩碴越是破碎,新表面理论指标越大,掘进能耗越高,此时TBM破岩效率相对较低.(2)新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数均具有良好的线性相关关系.岩碴越是破碎,破碎单位体积岩石的能量消耗越大,新表面理论指标越大,对应的粗糙度指数越小.软岩掘进条件下TBM掘进比能低于硬岩,而岩碴破碎程度高于硬岩.(3)新表面理论指标随着TBM掘进推力和s/p 的增加先减小后增大,在硬岩和软岩条件下,当TBM最优掘进推力区间和s/p区间分别为7 400～7 700 kN、13.9～14.4和1 000～1 500 kN、8.0～8.5时,新表面理论指标较小,TBM破岩效率较高.
隧道掘进机(TBM)、岩碴、能量转化、新表面理论、粗糙度指数、比能、掘进推力、刀间距与贯入度的比值(s/p)
44
TV672.1;U455.43(水利枢纽、水工建筑物)
国家自然科学基金;国家自然科学基金;水利部重点实验室开放研究基金;盾构及掘进技术国家重点实验室开放课题
2023-06-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共12页
1153-1164
