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

1

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。 展开更多

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

岩石地层EPB/TBM双模盾构与复合盾构掘进性能差异研究

2

作者 吴帆 龚秋明 +3 位作者 李志刚 黄流 谢兴飞 江志伟 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第5期1009-1017,共9页

为解决复杂地质条件下盾构选型难的问题,通过跟踪深圳地铁12号线怀福区间EPB/TBM双模盾构项目及翠怀区间与福永区间复合盾构项目的施工过程,从掘进参数、施工进度、设备利用率、滚刀磨损、岩渣形态等方面对2种类型盾构在岩石地层中的掘... 为解决复杂地质条件下盾构选型难的问题,通过跟踪深圳地铁12号线怀福区间EPB/TBM双模盾构项目及翠怀区间与福永区间复合盾构项目的施工过程,从掘进参数、施工进度、设备利用率、滚刀磨损、岩渣形态等方面对2种类型盾构在岩石地层中的掘进性能进行对比研究。结果表明:1)在岩石地层中双模盾构TBM模式下采用中心皮带机出渣,常压空舱推进,刀盘推力和转矩主要用于破碎岩体,刀盘转速高,滚刀磨损慢,岩渣完整性较好;2)双模盾构EPB模式及复合盾构采用螺旋输土器的出渣效率低,土压舱内渣土堆积,导致刀盘需较高的推力和转矩,以带动土压舱内渣土推进及转动,刀盘转速小,贯入度低,推进速度慢,并且螺旋输土器口喷渣严重,滚刀异常磨损多,清渣及滚刀更换耗时较长,设备利用率低;3)针对长距离岩石地层,双模盾构TBM模式的施工速度可以达到双模盾构EPB模式的4倍、复合盾构的3~6倍。 展开更多

关键词 盾构选型 掘进性能 双模盾构 复合盾构 岩石地层

在线阅读 下载PDF 职称材料

镐齿滚刀的齿形及布齿参数优化试验研究 被引量：2

3

作者 康乐 殷丽君 +2 位作者 马亚楠 龚秋明 马洪素 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第S01期448-455,共8页

为研究镶齿滚刀上镐齿的齿形参数以及齿间距、排间距对其破岩效率及齿下岩石损伤区的影响规律,选用不同齿形的镐齿对尺寸为300 mm×300 mm×300 mm北山花岗岩进行侵入破岩试验,对镐齿侵入试验过程、侵入力、破岩体积、破岩效率... 为研究镶齿滚刀上镐齿的齿形参数以及齿间距、排间距对其破岩效率及齿下岩石损伤区的影响规律,选用不同齿形的镐齿对尺寸为300 mm×300 mm×300 mm北山花岗岩进行侵入破岩试验,对镐齿侵入试验过程、侵入力、破岩体积、破岩效率、齿下岩石损伤区特征进行分析。试验结果表明:1)所选试验齿形中直径为18 mm镐齿破岩效率最高;2)齿间距和排间距为35~40 mm时,镐齿侵入破岩效率最高;3)应用荧光裂纹显现法分析齿下岩石裂纹分布特征,获得了不同齿形参数下岩石损伤区范围及裂纹扩展模式、裂纹特征分析结果,与通过侵入力、破岩比能分析得出的破岩效率结论一致。 展开更多

关键词 镐齿 侵入破岩试验 齿形及布齿参数 破岩效率 损伤区特征

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于图像分析的TBM掘进参数与岩碴特征关系研究 被引量：3

4

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

土岩复合地层盾构掘进速度预测模型

5

作者 吴帆 李文杰 +2 位作者 贾永刚 华福才 龚秋明 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第36期15676-15685,共10页

为了解决土岩复合地层盾构掘进速度难以预测的难题,结合滚刀破岩过程和刀盘受力特征,分析复合地层滚刀破岩机理和复合地层对盾构掘进性能的影响;而后,基于深圳地铁12号线,收集掘进参数、地层参数、渣土等信息,确定土岩复合地层掌子面信... 为了解决土岩复合地层盾构掘进速度难以预测的难题,结合滚刀破岩过程和刀盘受力特征,分析复合地层滚刀破岩机理和复合地层对盾构掘进性能的影响;而后,基于深圳地铁12号线,收集掘进参数、地层参数、渣土等信息,确定土岩复合地层掌子面信息,建立包含9个土岩复合地层区间段的数据库;最后,通过多元非线性回归分析,提出以掌子面土体占比和岩层掘进速度均值为主要影响参数的土岩复合地层掘进速度预测模型。预测模型的掘进速度预测值与实测值之间的相关性系数为0.85,预测结果可靠。通过模型参数分析,掌子面土体占比超过临界值0.8后,盾构掘进速度变化异常敏感,低于临界值时,掘进速度缓慢降低,并趋于岩层掘进速度均值。研究成果可为土岩复合地层盾构施工参数优化和施工规划提供参考。 展开更多

关键词 盾构施工 预测模型 复合地层 掘进速度 掌子面土体占比

在线阅读 下载PDF 职称材料

卵石地层土压平衡盾构施工土体改良试验研究 被引量：60

6

作者 姜厚停 龚秋明 杜修力 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期284-292,共9页

卵石地层摩擦性高,塑流性差,在土压平衡盾构施工过程中遇到了许多困难,通过对其进行土体改良改善土层性能成为不可缺少的辅助施工措施。但是,卵石地层土体改良缺乏系统研究,添加剂配比多依靠工地摸索或工程经验,容易造成添加剂使用不合... 卵石地层摩擦性高,塑流性差,在土压平衡盾构施工过程中遇到了许多困难,通过对其进行土体改良改善土层性能成为不可缺少的辅助施工措施。但是,卵石地层土体改良缺乏系统研究,添加剂配比多依靠工地摸索或工程经验,容易造成添加剂使用不合理,直接影响到盾构施工效率。为此以北京地铁10号线2期隧道区间卵石地层土压平衡盾构施工为案例,进行了一系列土体改良室内试验,研究、评价常用添加剂及改良渣土性能,得到理想改良渣土的添加剂配比参数为泡沫注入比为30%,泥浆注入比为10%,最佳坍落度范围为150～200 mm。利用上述添加剂配比方案进行了盾构掘进试验,显著提高了盾构施工效率。试验结果可为类似地层盾构施工土体改良提供参考。 展开更多

关键词 土压平衡盾构机 土体改良 室内试验 掘进试验 卵石地层

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于线性切割试验碴片分析的滚刀破岩效率研究 被引量：30

7

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

大理岩磨擦试验及隧道掘进机刀具磨损分析——锦屏二级水电站引水隧洞工程 被引量：11

8

作者 龚秋明 佘祺锐 丁宇 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1196-1201,共6页

作者对锦屏二级水电站隧道掘进机施工引水隧洞沿线各大理岩岩组取样后在室内进了岩石的Cerchar磨擦试验,对试验结果进行了分级评价.通过对现场施工中的滚刀磨损数据分析表明,各大理岩岩组对刀具的磨擦性普遍较低,对刀具的正常磨损少,与... 作者对锦屏二级水电站隧道掘进机施工引水隧洞沿线各大理岩岩组取样后在室内进了岩石的Cerchar磨擦试验,对试验结果进行了分级评价.通过对现场施工中的滚刀磨损数据分析表明,各大理岩岩组对刀具的磨擦性普遍较低,对刀具的正常磨损少,与磨擦试验结果一致;但由于隧道掘进机开挖过程中掌子面不平整,造成了大量滚刀的异常破坏. 展开更多

关键词 Cerchar磨擦试验 大理岩 滚刀磨损 引水隧洞 隧道掘进机

在线阅读 下载PDF 职称材料

节理间距对滚刀破岩影响的线性破岩试验研究 被引量：20

9

作者 龚秋明 苗崇通 +1 位作者 马洪素 赵晓豹 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期97-105,共9页

掘进机(TBM)开挖过程中受到各种地质因素的影响,其中节理间距是影响TBM滚刀破岩的一个重要因素。设计节理间距为100mm和400mm两组试验方案。试样为甘肃北山花岗岩,应用北京工业大学自行研制的大型机械破岩实验平台,选用17英寸(432mm)的... 掘进机(TBM)开挖过程中受到各种地质因素的影响,其中节理间距是影响TBM滚刀破岩的一个重要因素。设计节理间距为100mm和400mm两组试验方案。试样为甘肃北山花岗岩,应用北京工业大学自行研制的大型机械破岩实验平台,选用17英寸(432mm)的常截面盘形滚刀进行线性切割破岩试验。试验过程中记录滚刀三向力、滚刀下岩样裂纹扩展并收集了岩片。从三向力、裂纹的扩展模式和岩片等角度分析节理间距对滚刀破岩的影响。结果表明:节理间距100mm的岩体切入所需要的推力小于完整岩石的推力,节理间距400mm的岩体破岩过程中推力有一突变的过程。节理间距100mm岩体滚刀作用下存在两种破坏模式,节理间距400mm的岩体破岩过程则包括了正常破岩和节理面影响破岩两个过程,并且节理对竖向主裂纹向节理面扩展有加剧的作用。节理面下方岩石较完整,节理面阻碍裂纹朝节理面下方岩石传播。 展开更多

关键词 节理间距 滚刀破岩试验 裂纹扩展 盘形滚刀

在线阅读 下载PDF 职称材料

土压平衡盾构开挖面压力取值及对地表沉降的影响 被引量：7

10

作者 龚秋明 牟善庆 +1 位作者 姜厚停 路德春 《隧道建设》 2014年第8期707-714,共8页

土压平衡盾构广泛应用于地铁隧道施工中,其施工过程产生的地表沉降及相关问题直接影响隧道施工安全。以成都地铁3号线某区间盾构隧道工程为例,应用理论方法计算盾构开挖面压力取值范围。结合工程地质条件、施工参数、不同开挖面压力和... 土压平衡盾构广泛应用于地铁隧道施工中,其施工过程产生的地表沉降及相关问题直接影响隧道施工安全。以成都地铁3号线某区间盾构隧道工程为例,应用理论方法计算盾构开挖面压力取值范围。结合工程地质条件、施工参数、不同开挖面压力和地层损失率,利用嵌入了土应力路径本构模型的ABAQUS软件进行盾构开挖三维模拟,得到了卵石地层盾构施工引起的地表沉降规律,并通过与现场地表沉降监测结果对比,验证了此模型的合理性,确定了合理的开挖面压力取值范围。最后,进一步分析了实际盾构施工开挖面压力值与地表沉降值之间的规律,评价施工时设定的开挖面压力值的优劣。 展开更多

关键词 盾构隧道 数值模拟 开挖面压力 地层损失率 地表沉降

在线阅读 下载PDF 职称材料

深埋圆形隧洞板裂化弧形岩板凹曲变形的论证 被引量：4

11

作者 侯哲生 龚秋明 +1 位作者 矫伟刚 孙卓恒 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期551-558,共8页

以锦屏二级水电站TBM开挖的圆形断面施工排水洞为例,首先根据围岩实际破坏特性明确指出围岩劈裂后产生弧形岩板的客观存在性,然后提出其存在发生凹曲变形(指其发生弯曲方向指向隧洞外部、半径减小即曲率增大的弯曲变形)的可能性,最后从... 以锦屏二级水电站TBM开挖的圆形断面施工排水洞为例,首先根据围岩实际破坏特性明确指出围岩劈裂后产生弧形岩板的客观存在性,然后提出其存在发生凹曲变形(指其发生弯曲方向指向隧洞外部、半径减小即曲率增大的弯曲变形)的可能性,最后从力学分析与数值试验两个方面对弧形岩板发生凹曲变形的可能性进行了论证。论证显示:对处于垂直地应力与水平地应力不相等条件下的深埋圆形隧洞,弧形岩板可以发生凹曲变形,发生的控制因素是两向应力差对圆形隧洞产生的垂直方向压缩、水平方向拉伸的压扁作用。弧形岩板凹曲变形的论证对今后深入认识深埋圆形隧洞完整或较完整硬岩动力破坏的发生机制提供了一条新思路。 展开更多

关键词 深部岩石力学 圆形隧洞 劈裂 弧形岩板 凹曲变形

在线阅读 下载PDF 职称材料

刃型参数对滚刀破岩影响的线性切割试验 被引量：10

12

作者 龚秋明 吴帆 +2 位作者 马帅 郑彦龙 殷丽君 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1098-1108,共11页

采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型... 采用北京工业大学自主研制的机械破岩试验平台,分别应用V刃、平刃和圆刃滚刀对重庆青砂岩进行线性切割破岩试验。基于破岩现象和试验数据,从滚刀力、刀刃应力、比能和岩渣等方面研究刃型参数对滚刀破岩机理和效率的影响,并讨论不同刃型滚刀的适用性。研究结果表明:刃型参数会影响岩石内部裂纹扩展模式,改变滚刀破岩机理。圆刃滚刀的破岩曲线呈线性增长趋势,刀尖接触应力较高,滚刀力较小,刀刃下方径向裂纹扩展充分,岩片多为“两侧薄、中间厚”,滚刀更容易侵入岩石,但滚刀的受力状态不好;平刃滚刀的破岩曲线呈幂函数增长趋势,刀尖接触应力小,岩石损失范围更小,破岩裂纹平直扩展并产生扁平状岩片,破岩相对较难,但刀具受力状态较好;V刃滚刀破岩性能介于圆刃与平刃滚刀之间。无论何种刃型的滚刀,随着贯入度增加,岩石内部裂纹扩展范围加大,刀刃接触应力呈降低趋势。对于重庆青砂岩而言,圆刃滚刀比能最低,破岩效率最优。 展开更多

关键词 滚刀刃型 线性切割试验 破岩效率 刀刃应力 岩渣参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于对TBM隧道施工影响的断层带初步分级 被引量：11

13

作者 龚秋明 王瑜 +3 位作者 卢建炜 吴帆 许弘毅 班超 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期153-159,共7页

断层作为TBM掘进过程中经常遇到的一种不利地质条件,不仅可能导致TBM掘进作业时间降低,甚至有可能导致TBM长时间卡机。为研究不同规模断层对TBM施工的影响,基于吉林引松供水工程四标段TBM施工段和引汉济渭引水隧洞岭北TBM施工段及收集... 断层作为TBM掘进过程中经常遇到的一种不利地质条件,不仅可能导致TBM掘进作业时间降低,甚至有可能导致TBM长时间卡机。为研究不同规模断层对TBM施工的影响,基于吉林引松供水工程四标段TBM施工段和引汉济渭引水隧洞岭北TBM施工段及收集到的大规模断层TBM施工案例,建立了TBM施工数据库。分析了断层宽度和断层与隧道轴线夹角对TBM利用率的影响,并根据TBM利用率的大小将断层分成五个等级,研究分析了不同等级断层对TBM施工参数的影响。结果表明,断层等级越高,TBM单刀推力、刀盘扭矩、刀盘转速、施工进度、利用率越小,但是掘进速度、贯入度越大,说明断层的存在有利于TBM的破岩作用,但是会导致TBM利用率降低,从而减慢TBM施工进度。 展开更多

关键词 隧道掘进机 断层分级 利用率 掘进参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

TBM滚刀破岩过程的声发射特征 被引量：4

14

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。 展开更多

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

TBM隧道围岩损伤区范围及渗透特性研究 被引量：5

15

作者 卢广亮 赵晓豹 +2 位作者 龚秋明 唐伟 李晓昭 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期165-171,共7页

开挖损伤区不仅对一般工程的稳定性具有重要影响,同时其渗透特性变化也是一些特殊工程(如高放废物地质处置工程)关心的重点。该文结合桓集隧道四标段工程,通过在隧道洞壁取样而后进行室内超声波波速和渗透试验测试的方法,研究了TBM开挖... 开挖损伤区不仅对一般工程的稳定性具有重要影响,同时其渗透特性变化也是一些特殊工程(如高放废物地质处置工程)关心的重点。该文结合桓集隧道四标段工程,通过在隧道洞壁取样而后进行室内超声波波速和渗透试验测试的方法,研究了TBM开挖隧道围岩的损伤区范围和渗透特性变化,同时也对样品洞壁端面的粗糙程度进行了量测,结果表明:(1)该隧道围岩强度较高,且工程区地应力属于低—中等水平,围岩损伤主要由TBM开挖造成。(2)隧道围岩的原岩波速在4713~5376 m/s之间,损伤区波速在2943~4856 m/s之间,围岩质量较好处的原岩波速和损伤区波速均大于围岩质量较差处的对应值,而围岩质量较差处的最大波速降比比围岩质量较好处的数值略大;各样品的损伤区范围在11.0~52.0 mm之间,一般围岩质量越好,损伤范围越小。(3)围岩质量较好处的原岩和损伤样品渗透率均小于围岩质量较差处的对应样品值;同一岩芯的损伤样品渗透率大于原岩样品,本次研究的机械开挖损伤使围岩的渗透率提高1.94~3.75倍。(4)研究的隧道表面波谷和峰高范围在-5~4 mm之间,满足SKB对处置孔壁粗糙程度的要求。 展开更多

关键词 TBM 花岗岩 开挖损伤区 超声波波速 渗透率 表面粗糙程度

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于数值仿真的复杂岩体TBM掘进性能评估模型 被引量：5

16

作者 赵高峰 姜宝元 +4 位作者 芮福鑫 马洪素 李洁勇 赵晓豹 龚秋明 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期984-997,共14页

为了评估全断面隧道掘进机(TBM)在复杂岩体环境中的掘进性能,本文提出了基于数值仿真的全断面TBM掘进预测模型。首先,采用4D-LSM和DDA耦合模型数值重现工程尺度完整岩体和节理岩体的TBM掘进测试过程,分析全断面TBM掘进过程中刀盘的力学... 为了评估全断面隧道掘进机(TBM)在复杂岩体环境中的掘进性能,本文提出了基于数值仿真的全断面TBM掘进预测模型。首先,采用4D-LSM和DDA耦合模型数值重现工程尺度完整岩体和节理岩体的TBM掘进测试过程,分析全断面TBM掘进过程中刀盘的力学响应和岩体的破坏特征;其次,研究节理间距、节理方向、岩体单轴抗压强度以及脆性指数对可钻性指数的影响;最后,引入单神经元对数值仿真预测模型进行修正,并与岩体特征模型进行对比分析,验证基于数值仿真的全断面TBM掘进性能预测模型的适用性。研究结果表明:TBM在低强度、高脆性以及节理发育的岩体中掘进效率更高,当节理面与TBM掘进方向之间的夹角为60°~75°时,最有利于TBM的运行。基于数值仿真的TBM掘进性能预测模型提供了一种经济、灵活的可用于评估复杂环境中TBM施工性能的方法。 展开更多

关键词 全断面隧道掘进机 全尺寸TBM破岩模拟 掘进性能预测 耦合数值模型 离散弹簧模型 非连续变形分析方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

秦岭隧洞花岗岩段掘进机滚刀破岩规律及掘进特征 被引量：6

17

作者 赵力 苏岩 +3 位作者 王博 龚秋明 段庆伟 刘立鹏 《人民长江》 北大核心 2023年第4期170-176,共7页

为更好掌握TBM掘进性能,以引汉济渭工程秦岭隧洞花岗岩段为研究对象,通过滚刀破岩试验与施工参数分析,获得了滚刀破岩机理,揭示了掘进速度、设备利用率等TBM掘进性能指标的变化规律。结果表明:在设定地应力条件下,随着贯入度增加,滚刀... 为更好掌握TBM掘进性能,以引汉济渭工程秦岭隧洞花岗岩段为研究对象,通过滚刀破岩试验与施工参数分析,获得了滚刀破岩机理,揭示了掘进速度、设备利用率等TBM掘进性能指标的变化规律。结果表明:在设定地应力条件下,随着贯入度增加,滚刀法向力增大,且其变化幅度增加、变化频率加快,增加了相邻滚刀间形成大岩片的数量;高地应力条件下,因多次发生岩爆,TBM平均掘进速度、设备利用率均较低;现场贯入指标、岩石掘进效率指标沿桩号的变化基本同步,但现场贯入指标能更好评价TBM破岩性能。通过调整支护、清渣和施工组织方式,提高辅助作业效率,并及时调整TBM掘进参数、改进滚刀刀刃材质,可保障TBM高效运行,为该隧洞TBM后续掘进提供相应对策。 展开更多

关键词 花岗岩 TBM 掘进性能 掘进速度 设备利用率 贯入度 秦岭隧洞 引汉济渭工程

在线阅读 下载PDF 职称材料