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不同岩石和围压下刃形对滚刀破岩性能的影响
1
作者
张蒙祺
王一博
+4 位作者
章龙管
段文军
苏叶茂
莫继良
周仲荣
《西南交通大学学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第2期332-339,共8页
滚刀位于全断面隧道掘进机(TBM)最前端,与岩石直接发生接触,是执行破岩掘进的关键零部件.研究TBM滚刀截面轮廓(刃形)对其破岩性能的影响机理和规律,对指导工程实际中滚刀选型与设计、提高TBM掘进效率具有重要意义.首先建立二维颗粒流离...
滚刀位于全断面隧道掘进机(TBM)最前端,与岩石直接发生接触,是执行破岩掘进的关键零部件.研究TBM滚刀截面轮廓(刃形)对其破岩性能的影响机理和规律,对指导工程实际中滚刀选型与设计、提高TBM掘进效率具有重要意义.首先建立二维颗粒流离散元模型,针对工程中最常用的平头滚刀和圆弧滚刀,选取两种强度不同的岩石并对其中一种施加固定10 MPa围压;然后,开展滚刀破岩仿真,通过分析比能、破岩体积、刀具载荷、裂纹数量等结果,对滚刀刃形与岩石破碎的关联性进行研究;最后,通过缩比滚刀破岩实验验证数值分析所得结论的正确性.分析结果表明:滚刀刃形对其破岩性能影响显著,在本文所涉及参数范围内,对于多数岩石强度与围压组合,圆弧滚刀比能均低于平头滚刀比能,平均降低19.8%;圆弧滚刀破岩力比平顶滚刀破岩力平均低32.6%,表明破岩过程中圆弧滚刀做功较少,而二者产生的岩石碎片总体积相差不大(平均差值7%),则圆弧滚刀破除单位体积岩石所消耗的能量更少.综上所述,两种常用滚刀刃形相比,在岩石强度与围压较高的地层中可考虑优先选用圆弧滚刀.
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关键词
全断面隧道掘进机
滚刀
刃形
比能
颗粒流离散元法
缩比滚刀破岩实验
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职称材料
题名
不同岩石和围压下刃形对滚刀破岩性能的影响
1
作者
张蒙祺
王一博
章龙管
段文军
苏叶茂
莫继良
周仲荣
机构
西南交通大学机械工程学院
中铁工程服务有限公司
出处
《西南交通大学学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第2期332-339,共8页
基金
国家自然科学基金(52005419)
四川省科技重点研发项目(21ZDYF3658)。
文摘
滚刀位于全断面隧道掘进机(TBM)最前端,与岩石直接发生接触,是执行破岩掘进的关键零部件.研究TBM滚刀截面轮廓(刃形)对其破岩性能的影响机理和规律,对指导工程实际中滚刀选型与设计、提高TBM掘进效率具有重要意义.首先建立二维颗粒流离散元模型,针对工程中最常用的平头滚刀和圆弧滚刀,选取两种强度不同的岩石并对其中一种施加固定10 MPa围压;然后,开展滚刀破岩仿真,通过分析比能、破岩体积、刀具载荷、裂纹数量等结果,对滚刀刃形与岩石破碎的关联性进行研究;最后,通过缩比滚刀破岩实验验证数值分析所得结论的正确性.分析结果表明:滚刀刃形对其破岩性能影响显著,在本文所涉及参数范围内,对于多数岩石强度与围压组合,圆弧滚刀比能均低于平头滚刀比能,平均降低19.8%;圆弧滚刀破岩力比平顶滚刀破岩力平均低32.6%,表明破岩过程中圆弧滚刀做功较少,而二者产生的岩石碎片总体积相差不大(平均差值7%),则圆弧滚刀破除单位体积岩石所消耗的能量更少.综上所述,两种常用滚刀刃形相比,在岩石强度与围压较高的地层中可考虑优先选用圆弧滚刀.
关键词
全断面隧道掘进机
滚刀
刃形
比能
颗粒流离散元法
缩比滚刀破岩实验
Keywords
tunnel boring machine
cutter profile
specific energy
particle flow discrete element method
reduced-scale rock cutting experiment
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
不同岩石和围压下刃形对滚刀破岩性能的影响
张蒙祺
王一博
章龙管
段文军
苏叶茂
莫继良
周仲荣
《西南交通大学学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
0
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