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TBM三滚刀协同线性切割和回转切割破岩数值模拟
1
作者
翟淑芳
杜红坤
+2 位作者
田浩
李康
王艺涵
《郑州大学学报(工学版)》
北大核心
2025年第6期118-126,共9页
全断面隧道掘进机TBM掘进过程中刀盘上的盘型滚刀存在协同破岩过程。为了研究滚刀协同破岩对TBM破岩效率的影响,采用有限元数值模拟方法,分析了三滚刀线性切割协同破岩和回转切割协同破岩对TBM破岩效率的影响。根据临空面数量将三滚刀...
全断面隧道掘进机TBM掘进过程中刀盘上的盘型滚刀存在协同破岩过程。为了研究滚刀协同破岩对TBM破岩效率的影响,采用有限元数值模拟方法,分析了三滚刀线性切割协同破岩和回转切割协同破岩对TBM破岩效率的影响。根据临空面数量将三滚刀协同破岩划分为同次破岩、顺次破岩、由内向外破岩、由外向内破岩4种模式,结果表明:有两个临空面的由外向内破岩的破岩滚动力、法向力以及比能的整体趋势均最小,即4种破岩模式中由外向内破岩效率最高;当刀间距与贯入度的比值为30时,滚刀破岩比能最小,破岩效率最高;滚刀线性切割试验数据向回转切割试验数据转化时,滚动力和比能的换算系数均为1.35,法向力的换算系数为0.87。该结论为TBM运行过程中操作参数的设置以及刀盘的设计提供了理论依据。
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关键词
全断面隧道掘进机
滚刀
协同破岩
线性切割试验
回转切割试验
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职称材料
掘进机刀盘滚刀间距对北山花岗岩破岩效率的影响实验研究
被引量：
53
2
作者
龚秋明
何冠文
+4 位作者
赵晓豹
马洪素
李晓昭
张浩
苗崇通
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第1期54-60,共7页
掘进机(TBM)开挖隧道过程中,其刀盘上滚刀间距设计的合适与否关系着破岩效率的高低。由于岩石非均匀、非连续、各项异性的特性,使用数值模拟方法研究滚刀破岩过程存在局限性。现场掘进实验主要是针对特定的掘进机做出机械运行参数优化,...
掘进机(TBM)开挖隧道过程中,其刀盘上滚刀间距设计的合适与否关系着破岩效率的高低。由于岩石非均匀、非连续、各项异性的特性,使用数值模拟方法研究滚刀破岩过程存在局限性。现场掘进实验主要是针对特定的掘进机做出机械运行参数优化,无法研究不同刀间距对破岩的影响。全尺寸滚刀破岩实验可以人为调整刀间距,且实验中采用大体积岩石可以避免尺寸效应的影响,因此受到了广泛的关注。采用北京工业大学自制的机械破岩试验平台,安装17英寸(432 mm)盘形滚刀,选取尺寸为1000 mm×1000 mm×600 mm的北山完整花岗岩试样,进行了5组刀间距的线性切割试验。实验中采集滚刀三向力,分层收集岩片且对其进行称重。对不同刀间距作用下的平均法向力、平均滚动力和比能进行了分析研究。当贯入度较小时,刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响都不明显,随着贯入度的增加,刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响增加。对于所有的刀间距而言,增加贯入度会产生更多的岩片,但并不一定会提高破岩效率,对于北山花岗岩而言,当刀间距与贯入度的比值为30左右时,比能值最低,此时破岩效率最高。
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关键词
隧道掘进机
盘形滚刀
滚刀间距
滚刀破岩实验
滚刀力
比能
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职称材料
TBM滚刀破岩过程的声发射特征
被引量：
4
3
作者
龚秋明
丁世鹏
+1 位作者
吴帆
殷丽君
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期42-50,共9页
为了研究隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀破岩试验过程中的声发射特征,采用北京工业大学自主研制的大型机械破岩试验平台并结合声发射监测技术进行试验。试验中利用常截面盘形滚刀,对北山花岗岩进行不同贯入度下的线性切割...
为了研究隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀破岩试验过程中的声发射特征,采用北京工业大学自主研制的大型机械破岩试验平台并结合声发射监测技术进行试验。试验中利用常截面盘形滚刀,对北山花岗岩进行不同贯入度下的线性切割破岩试验,并采集试验过程中的声发射信号。分析声发射能率与能量特征,对信号进行小波去噪处理后,利用Geiger算法给出岩石损伤的声发射定位。研究发现:声发射能率与滚刀法向力具有相近的变化趋势;声发射能量随贯入度增大而增加,可用于表征滚刀切削岩石所消耗的能量;声发射定位点大致描述损伤的分布范围,较好地反映出岩石在滚刀切割作用下损伤积累到形成岩片的过程。
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关键词
隧道掘进机(TBM)
滚刀破岩实验
声发射(AE)
声发射能量
声发射定位
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职称材料
题名
TBM三滚刀协同线性切割和回转切割破岩数值模拟
1
作者
翟淑芳
杜红坤
田浩
李康
王艺涵
机构
河南工业大学土木工程学院
河南工业大学河南省现代绿色生态仓储体系国际联合实验室
出处
《郑州大学学报(工学版)》
北大核心
2025年第6期118-126,共9页
基金
河南省科技攻关项目(212102210228,232102320014)
河南省高等学校重点科研项目(25A560005)。
文摘
全断面隧道掘进机TBM掘进过程中刀盘上的盘型滚刀存在协同破岩过程。为了研究滚刀协同破岩对TBM破岩效率的影响,采用有限元数值模拟方法,分析了三滚刀线性切割协同破岩和回转切割协同破岩对TBM破岩效率的影响。根据临空面数量将三滚刀协同破岩划分为同次破岩、顺次破岩、由内向外破岩、由外向内破岩4种模式,结果表明:有两个临空面的由外向内破岩的破岩滚动力、法向力以及比能的整体趋势均最小,即4种破岩模式中由外向内破岩效率最高;当刀间距与贯入度的比值为30时,滚刀破岩比能最小,破岩效率最高;滚刀线性切割试验数据向回转切割试验数据转化时,滚动力和比能的换算系数均为1.35,法向力的换算系数为0.87。该结论为TBM运行过程中操作参数的设置以及刀盘的设计提供了理论依据。
关键词
全断面隧道掘进机
滚刀
协同破岩
线性切割试验
回转切割试验
Keywords
tunnel boring machine(TBM)
rolling
cutter
collaborative
rock
fragmentation
linear cutting test
rotary cutting test
分类号
U455 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
掘进机刀盘滚刀间距对北山花岗岩破岩效率的影响实验研究
被引量：
53
2
作者
龚秋明
何冠文
赵晓豹
马洪素
李晓昭
张浩
苗崇通
机构
北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室
南京大学华东有色地勘局地下空间与地质环境研究所
核工业北京地质研究院环境工程研究所
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第1期54-60,共7页
基金
国防科技重点项目(科工二司[2012]492号)
国家重点基础研究发展计划项目(2014CB04690x)
文摘
掘进机(TBM)开挖隧道过程中,其刀盘上滚刀间距设计的合适与否关系着破岩效率的高低。由于岩石非均匀、非连续、各项异性的特性,使用数值模拟方法研究滚刀破岩过程存在局限性。现场掘进实验主要是针对特定的掘进机做出机械运行参数优化,无法研究不同刀间距对破岩的影响。全尺寸滚刀破岩实验可以人为调整刀间距,且实验中采用大体积岩石可以避免尺寸效应的影响,因此受到了广泛的关注。采用北京工业大学自制的机械破岩试验平台,安装17英寸(432 mm)盘形滚刀,选取尺寸为1000 mm×1000 mm×600 mm的北山完整花岗岩试样,进行了5组刀间距的线性切割试验。实验中采集滚刀三向力,分层收集岩片且对其进行称重。对不同刀间距作用下的平均法向力、平均滚动力和比能进行了分析研究。当贯入度较小时,刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响都不明显,随着贯入度的增加,刀间距对平均法向力和平均滚动力的影响增加。对于所有的刀间距而言,增加贯入度会产生更多的岩片,但并不一定会提高破岩效率,对于北山花岗岩而言,当刀间距与贯入度的比值为30左右时,比能值最低,此时破岩效率最高。
关键词
隧道掘进机
盘形滚刀
滚刀间距
滚刀破岩实验
滚刀力
比能
Keywords
TBM
disk
cutter
cutter
spacing
rock fragmentation experiment by rolling cutter
cutter
force
specific energy
分类号
U455.3 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
TBM滚刀破岩过程的声发射特征
被引量：
4
3
作者
龚秋明
丁世鹏
吴帆
殷丽君
机构
北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室
出处
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第1期42-50,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51508010)
文摘
为了研究隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)滚刀破岩试验过程中的声发射特征,采用北京工业大学自主研制的大型机械破岩试验平台并结合声发射监测技术进行试验。试验中利用常截面盘形滚刀,对北山花岗岩进行不同贯入度下的线性切割破岩试验,并采集试验过程中的声发射信号。分析声发射能率与能量特征,对信号进行小波去噪处理后,利用Geiger算法给出岩石损伤的声发射定位。研究发现:声发射能率与滚刀法向力具有相近的变化趋势;声发射能量随贯入度增大而增加,可用于表征滚刀切削岩石所消耗的能量;声发射定位点大致描述损伤的分布范围,较好地反映出岩石在滚刀切割作用下损伤积累到形成岩片的过程。
关键词
隧道掘进机(TBM)
滚刀破岩实验
声发射(AE)
声发射能量
声发射定位
Keywords
tunnel boring machine(TBM)
rock fragmentation experiment by rolling cutter
acoustic emission(AE)
AE energy
AE location
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
TBM三滚刀协同线性切割和回转切割破岩数值模拟
翟淑芳
杜红坤
田浩
李康
王艺涵
《郑州大学学报(工学版)》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
掘进机刀盘滚刀间距对北山花岗岩破岩效率的影响实验研究
龚秋明
何冠文
赵晓豹
马洪素
李晓昭
张浩
苗崇通
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
53
在线阅读
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职称材料
3
TBM滚刀破岩过程的声发射特征
龚秋明
丁世鹏
吴帆
殷丽君
《北京工业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
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