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题名基于复合磨蚀试验平台的TBM滚刀磨损影响因素研究
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作者
刘征
尤晓波
魏民
张康健
张志强
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机构
西南交通大学土木工程学院
重庆交通建设(集团)有限责任公司
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出处
《铁道标准设计》
北大核心
2025年第5期124-132,169,共10页
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基金
国家自然科学基金高铁联合基金项目(U1934213)。
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文摘
隧道掘进机是一种广泛用于隧道掘进开挖的工程机械。盘型滚刀作为掘进过程中直接接触并切割岩石的关键部件,其磨耗程度将显著影响隧道掘进机的工作效率和安全性。为探究正常磨损机制下的滚刀磨损特性及关键施工参数对滚刀磨损量的影响规律,根据盘型滚刀实际几何尺寸制作了比例1∶10的小滚刀模型,采用SP3-I滚刀复合磨蚀实验台开展不同试验参数(贯入速度、滚压速度、刀刃宽度、岩样)的小尺寸滚刀磨损实验,分析各试验参数对滚刀磨损量的影响规律。在此基础上,应用ATA-IGG I岩石磨蚀伺服实验仪,进行不同岩样的Cerchar磨蚀指数(Cerchar Abrasivity Index)试验。结果表明:(1)滚刀磨损量随贯入速度增加而线性增加,过高的贯入速度易使滚刀发生卷边,导致磨损量剧增;(2)增大滚压速度可有效减少滚刀磨损量,但在实际工程应用中,应将滚压速度控制在合理区间,以减少对围岩的扰动并保证掘进效率;(3)采用宽刃滚刀和窄刃滚刀交替布置可充分发挥不同刃宽滚刀的侧向和径向裂缝拓展能力,提高掘进效率;(4)基于岩石值和滚刀千米磨损量提出一种滚刀磨损预测方法,可实现滚刀磨损状态的评估。研究成果可对TBM掘进过程中盘型滚刀优化设计和磨损状态的实时评估提供一定指导。
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关键词
TBM滚刀
复合磨蚀试验
Cerchar磨蚀指数
滚刀磨损预测
相似比模型
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Keywords
TBM cutter
composite abrasion test
Cerchar abrasivity index
cutter wear prediction
similarity ratio model
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分类号
U239.5
[交通运输工程—道路与铁道工程]
U455.3
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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