基于岩碴比表面积的完整岩体TBM破岩效率分析

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作者 闫长斌 石雨萱 +3 位作者 李严 李庆民 刘永胜 吴遁 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期456-468,共13页

岩碴是TBM掘进过程中岩~机相互作用的直接产物,其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验,定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律,提出一种基于岩碴粒径... 岩碴是TBM掘进过程中岩~机相互作用的直接产物,其破碎程度、形态特征、粒径分布等信息是TBM破岩效率的重要反馈指标。基于岩碴现场筛分试验和室内三维扫描试验,定量分析了TBM岩碴的形态特征及其随粒径变化的规律,提出一种基于岩碴粒径分布规律的比表面积计算方法,准确计算了不同粒径分布条件下岩碴比表面积的真实值。结合岩碴新表面理论指标对岩碴比表面积计算结果进行验证,同时分析了岩碴比表面积与TBM破岩效率之间的内在联系。研究结果表明:随着岩碴粒径增大,岩碴的球形度和扁平度逐渐减小、伸长度逐渐增大。总体上,岩碴的伸长度越大、扁平度和球形度越小,粗糙度指数就越大,TBM破岩效率越高。采用积分的方法,利用表面积预测函数与累积分布函数可计算得到岩碴试样比表面积真实值且分析发现其数据可近似表示单位质量岩体破碎后新增表面积的大小。岩碴比表面积SW与新表面理论指标Sa之间具有较好的线性相关性,可以相互验证其准确性与合理性,但相比新表面理论指标Sa,比表面积SW具有更清晰的物理意义和更为直观的数字结果。岩碴比表面积随TBM掘进比能、贯入度指数增加而增大,随粗糙度指数增大而减小,即岩碴比表面积可较好地描述岩石破碎程度及能量消耗,岩碴比表面积越大,岩碴就越破碎,TBM破岩效率越低。 展开更多

关键词 TBM 岩碴 破岩效率 三维扫描 形态特征 比表面积

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矿用伽马测井仪在察哈素矿区应用研究

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作者 孔繁龙 李博凡 +3 位作者 肖磊 王艳波 路雄 宁辉 《煤矿机械》 2025年第1期150-153,共4页

为了实现煤炭智能化开采,采用基于伽马测井技术的煤岩界面高精度探测来构建三维地质模型。设计了基于单片机和无线模块的矿用伽马测井仪,主要介绍了测井仪设计理论、系统组成、工作原理及应用情况。矿用伽马测井仪在煤矿井下底抽巷穿层... 为了实现煤炭智能化开采,采用基于伽马测井技术的煤岩界面高精度探测来构建三维地质模型。设计了基于单片机和无线模块的矿用伽马测井仪,主要介绍了测井仪设计理论、系统组成、工作原理及应用情况。矿用伽马测井仪在煤矿井下底抽巷穿层钻孔中的应用试验表明:该测井仪测量数据准确可靠,能有效地鉴定钻探中遇到的地层岩性变化和出煤点的空间位置,应用效果良好。 展开更多

关键词 智能开采 穿层钻孔 煤矿井下 单片机 伽马测井 煤岩界面

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基于图像分析的TBM掘进参数与岩碴特征关系研究 被引量：1

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作者 周小雄 肖禹航 +3 位作者 龚秋明 刘晓丽 刘俊豪 刘东鑫 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1142-1153,共12页

岩碴图像分析是隧道掘进机(tunnelboringmechine,TBM)智能掘进中实时破岩效率评价和掘进参数优化的重要手段。为了研究掘进参数与岩碴图像特征的关系,依托青岛地铁6号线创石区间TBM施工段,在一段较完整花岗岩地层中开展了分步推力掘进试... 岩碴图像分析是隧道掘进机(tunnelboringmechine,TBM)智能掘进中实时破岩效率评价和掘进参数优化的重要手段。为了研究掘进参数与岩碴图像特征的关系,依托青岛地铁6号线创石区间TBM施工段,在一段较完整花岗岩地层中开展了分步推力掘进试验,并通过搭载的岩碴图像分析系统对岩碴图像进行采集和分析。结果表明,岩碴图像的中位粒径d50、最大粒径dmax和粗糙度指数CI与推力、扭矩和贯入度之间均表现出正相关,与现场贯入指数FPI和工程比能SE之间均呈现出良好的负相关。当推力超过破岩临界值后,推力的提升将显著提高岩碴的d50和CI,而只有当推力进一步增大到一定水平后dmax才显著增大。此外,随着推力的提升,大岩片的二维形状逐渐呈现出长条形,其平均长短轴比也将增加,但是推力超过一定水平后,大岩片长短轴将保持不变。上述研究结果表明,岩碴粒径和形状参数均反映出破岩效率,可作为实时TBM掘进参数优化的评价指标。 展开更多

关键词 隧道掘进机 掘进试验 掘进参数 岩碴 掘进性能

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水基钻井岩屑细集料取代率对水泥混凝土性能影响研究

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作者 何焱 何鑫 +3 位作者 唐庆 杨嵌 李世伟 余世杰 《四川建筑科学研究》 2024年第4期56-62,共7页

为解决页岩气开采过程中产生的水基钻井岩屑资源化问题,以水基钻井岩屑作为研究对象,对其在水泥混凝土中的性能进行了研究。对不同水基钻井岩屑细集料取代率和不同水灰比的水泥混凝土分别进行了力学性能以及抗冻性试验研究。研究表明,... 为解决页岩气开采过程中产生的水基钻井岩屑资源化问题,以水基钻井岩屑作为研究对象,对其在水泥混凝土中的性能进行了研究。对不同水基钻井岩屑细集料取代率和不同水灰比的水泥混凝土分别进行了力学性能以及抗冻性试验研究。研究表明,在水基钻井岩屑取代部分细集料的不同水灰比水泥混凝土中,随着取代率的增加,其力学性能呈现不同的下降趋势。其中,抗压强度在取代率为15%时有回升,抗弯强度在取代率为5%~15%时有回升,劈裂抗拉强度呈现不断减小的趋势。水泥混凝土的抗冻性能随着水基钻井岩屑取代率的增加而加速劣化,水基钻井岩屑取代率应控制在15%以内。综合考虑,取代率为5%~15%的水基钻井岩屑可以考虑被应用在水泥混凝土中。 展开更多

关键词 水基钻井岩屑混凝土 取代率 水灰比 力学性能 抗冻性

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基于线性切割试验碴片分析的滚刀破岩效率研究 被引量：26

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作者 龚秋明 周小雄 +2 位作者 殷丽君 何冠文 苗崇通 《隧道建设》 北大核心 2017年第3期363-368,共6页

为了研究碴片形状与TBM破岩效率之间的关系,应用机械破岩试验平台对北山花岗岩进行线性切割试验。通过对试验所形成的碴片进行粗糙度指数、扁平度以及长轴分析,发现不同滚刀间距及贯入度下所形成的碴片有很好的规律。TBM破岩效率越高,... 为了研究碴片形状与TBM破岩效率之间的关系,应用机械破岩试验平台对北山花岗岩进行线性切割试验。通过对试验所形成的碴片进行粗糙度指数、扁平度以及长轴分析,发现不同滚刀间距及贯入度下所形成的碴片有很好的规律。TBM破岩效率越高,所形成的碴片大岩块的长轴更长,粗糙度指数更大,同时碴片也更加扁平。将粗糙度指数与比能进行回归分析,二者具有很好的线性关系。对于北山花岗岩,当刀间距与贯入度的比值为40左右时,TBM破岩效率最高。因此,碴片分析对评价TBM的破岩效率和优化施工具有重要意义。 展开更多

关键词 TBM 碴片 破岩效率 滚刀破岩试验 线性切割试验

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TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法 被引量：7

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作者 肖南 周小平 +1 位作者 程浩 翟淑芳 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1263-1269,共7页

采用改进的有限元-光滑粒子流体动力学耦合(FEM-SPH)的方法,建立了TBM单滚刀和双滚刀破岩的三维数值耦合模型,研究了TBM破岩机理,研究结果表明,压碎区形成阶段,在单滚刀推力的作用下,微裂纹向下扩展形成扇形破坏区;在切向力的作用下,微... 采用改进的有限元-光滑粒子流体动力学耦合(FEM-SPH)的方法,建立了TBM单滚刀和双滚刀破岩的三维数值耦合模型,研究了TBM破岩机理,研究结果表明,压碎区形成阶段,在单滚刀推力的作用下,微裂纹向下扩展形成扇形破坏区;在切向力的作用下,微裂纹向前扩展形成另一个扇形破坏区,两个扇形破坏区组成了锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,侧向裂纹的扩展速度大于中央裂纹的扩展速度;在微裂纹扩展阶段,中央裂纹的扩展速度大于侧向裂纹的扩展速度;当滚刀向岩体的边缘滚动时,边缘部位的岩石以扇形失效;压碎区形成阶段,每个滚刀单独作用在岩石上,在每滚刀的下方形成一个锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,由于滚刀之间的相互作用,赫兹裂纹改变扩展方向;在微裂纹扩展阶段,赫兹裂纹连接和贯通,形成岩片。 展开更多

关键词 TBM破岩 FEM-SPH耦合算法 岩片

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一种基于单片机AT89S52的岩体声发射监测仪的智能改进与实现 被引量：2

7

作者 晏志勇 刘芳 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2009年第12期40-42,共3页

文章采用AT89S52作为控制器,设计了一种智能化的岩体声发射监测仪,且从硬件和软件上实现了该监测仪的功能,最后提出各种干扰措施。

关键词 岩体声发射监测仪 单片机AT89S52 改进

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基于新表面理论的TBM破岩效率评价指标 被引量：3

8

作者 闫长斌 李高留 +4 位作者 陈健 李严 杨延栋 杨风威 杨继华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1153-1164,共12页

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... 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。 展开更多

关键词 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)

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石屑-特细砂配制高流态高强混凝土的试验研究 被引量：1

9

作者 陈锋 《福建建设科技》 2015年第3期35-37,共3页

本文以石屑-特细砂复掺为细集料配制高流态高强度混凝土,通过正交试验设计,研究不同水灰比、砂率及水泥用量对混凝土流动性及强度的影响。结果表明在外加剂掺量固定的情况下,水灰比对配制混凝土的性能影响最大,当水泥用量超过550kg/m3时... 本文以石屑-特细砂复掺为细集料配制高流态高强度混凝土,通过正交试验设计,研究不同水灰比、砂率及水泥用量对混凝土流动性及强度的影响。结果表明在外加剂掺量固定的情况下,水灰比对配制混凝土的性能影响最大,当水泥用量超过550kg/m3时,混凝土的强度变化不明显。 展开更多

关键词 石屑 特细砂 高流态高强混凝土

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小庄煤矿40214工作面冲击地压综合防治技术 被引量：4

10

作者 张家乐 《煤炭技术》 CAS 2019年第7期144-146,共3页

通过风险分析确定小庄煤矿40214工作面中等冲击危险区域6处,利用"微震监测及预报"和"钻屑法监测及预报"预测发生冲击地压的具体位置,然后利用"大直径钻孔卸压"或"迎头爆破卸压"使冲击危险性降... 通过风险分析确定小庄煤矿40214工作面中等冲击危险区域6处,利用"微震监测及预报"和"钻屑法监测及预报"预测发生冲击地压的具体位置,然后利用"大直径钻孔卸压"或"迎头爆破卸压"使冲击危险性降到安全范围,从而实现安全生产. 展开更多

关键词 冲击地压 微震监测 钻屑法监测 大直径钻孔卸压 爆破卸压

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改善细砂级配 扩大适用范围 被引量：1

11

作者 赵桃明 《山西建筑》 2005年第23期157-158,共2页

从理论和实验对比两方面阐述了在细砂中掺入石屑代替豆罗砂配置普通混凝土的可行性,指出此方法既可改善细砂级配,提高其适用范围,又可降低工程造价,具有一定的经济价值。

关键词 石屑 混凝土强度 包裹骨料

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废石屑作为矿山充填骨料探索试验研究

12

作者 邵亚平 《中国矿业》 北大核心 2019年第A01期242-244,共3页

为研究新疆喀拉通克矿业有限责任公司周边石料破碎站废石屑最为充填骨料的可行性,本研究开展了废石屑充填料浆、废石屑-戈壁料充填料浆的流动性试验和充填配比试验,得到了适宜喀拉通克铜镍矿充填工艺要求的充填配比参数,结果表明:新疆... 为研究新疆喀拉通克矿业有限责任公司周边石料破碎站废石屑最为充填骨料的可行性,本研究开展了废石屑充填料浆、废石屑-戈壁料充填料浆的流动性试验和充填配比试验,得到了适宜喀拉通克铜镍矿充填工艺要求的充填配比参数,结果表明:新疆喀拉通克矿业有限责任公司周边石料破碎站废石屑可作为充填骨料用于矿山充填;废石屑作为充填骨料时,适宜充填浓度80%~82%,灰砂比不宜小于1∶10;废石屑充填时,灰砂比为1∶4和1∶8时,分别满足下向进路充填体打底层和接顶层强度要求;废石屑+戈壁料充填时,随着废石屑添加比例升高,充填试块强度逐渐升高。 展开更多

关键词 废石屑 流动性 配比试验 充填骨料

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隧道远程安全监测声发射系统研究

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作者 张庆 《白城师范学院学报》 2016年第8期77-82,共6页

将声发射技术应用于隧道安全监测方面研究,在对传统声发射系统分析的基础上,建立了新型远程安全声发射监测系统模型,该系统完成数据预处理及远程数据传输,保证数据实时性,并且对该系统进行声学摸拟试验研究,试验结果证明本系统设计符合... 将声发射技术应用于隧道安全监测方面研究,在对传统声发射系统分析的基础上,建立了新型远程安全声发射监测系统模型,该系统完成数据预处理及远程数据传输,保证数据实时性,并且对该系统进行声学摸拟试验研究,试验结果证明本系统设计符合要求. 展开更多

关键词 声发射 隧道 大事件 单片机 岩体

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循环流化床掺烧油基岩屑的飞灰重金属迁移特性研究

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作者 陈晔 刘涛 +4 位作者 杨睿 李俊 夏逢冰 郑能鸿 尹权伍 《能源工程》 2025年第2期101-108,共8页

为减小油基岩屑重金属对环境的危害,本文在循环流化床锅炉实验平台上,开展准东煤掺烧油基岩屑的实验研究,分析掺烧比例对油基岩屑中挥发性重金属Pb、Cr形态分布的影响,并计算其挥发动力学特性。结果表明,Pb的含量随着掺烧比例的增大而增... 为减小油基岩屑重金属对环境的危害,本文在循环流化床锅炉实验平台上,开展准东煤掺烧油基岩屑的实验研究,分析掺烧比例对油基岩屑中挥发性重金属Pb、Cr形态分布的影响,并计算其挥发动力学特性。结果表明,Pb的含量随着掺烧比例的增大而增大,但相较于未掺烧处理前降低了90%,Cr的含量随着掺烧比例增大而降低,相较于未掺烧处理前降低了43%。利用逐级提取技术(BCR)研究飞灰特性,结果表明,Pb弱酸提取态明显降低,Cr大部分以稳定的残渣态的形式存在;飞灰粒径随掺烧比例增大而增大,飞灰的微观形貌有显著变化。Pb和Cr的挥发动力学特性计算结果表明,循环流化床锅炉掺烧油基岩屑能有效降低Pb和Cr的挥发率,为实现油基岩屑“无害化、资源化、减量化”处理提供技术支撑。 展开更多

关键词 油基岩屑 重金属 迁移特性 循环流化床

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