基于三维颗粒流模型的TBM滚刀顺次破岩的研究

发布时间：2018-03-07 17:56

  本文选题：隧道掘进机　切入点：滚刀　出处：《中国铁道科学》2017年04期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：从岩石细观破坏角度出发,基于颗粒离散元法,建立隧道掘进机(TBM)单滚刀破岩三维颗粒流模型,对比分析滚刀侵压破岩、滚压破岩模式下岩石裂缝的扩展规律和滚刀受力特征。在此基础上,建立双滚刀顺次破岩三维颗粒流模型,分析不同断面形态下岩石裂缝扩展的范围以及不同刀间距下破岩比能与贯入度的关系。结果表明:滚刀侵压破岩时,岩石以剪切破坏为主,垂直力随着贯入度的增加而增加,且贯入度为6mm时,垂直力达到58.0kN;滚刀滚压破岩时,岩石以张拉破坏为主,滚动力、垂直力呈锯齿状波动变化,平均滚压力约为5.6kN,平均垂直力为20.67kN,小于侵压破岩时的垂直力;采用双滚刀顺次破岩时,与侵压破岩相比,滚压破岩的岩石裂缝纵向扩展深度较小、径向扩展范围较大,而且当刀间距与贯入度的比值较大时,滚压—侵压断面上的岩石裂缝最不易贯通,在两滚刀中间位置处容易形成岩脊;当刀间距与贯入度的比值为10时,滚刀破岩的比能最小,破岩效率最高。
[Abstract]:From the point of view of rock mesoscopic failure, based on the particle discrete element method, the three-dimensional particle flow model of single hob breaking rock of tunnel tunneling machine TBM is established, and a comparative analysis of rock breaking by invading and crushing with hob is carried out. The law of crack propagation and the mechanical characteristics of hob under the rolling rock breaking mode. Based on this, a three-dimensional particle flow model of rock breaking with double hobs is established. The range of crack propagation and the relationship between the specific energy of rock breaking and penetration under different blade spacing are analyzed. The results show that the shear failure of rock is dominant and the vertical force increases with the increase of penetration when the hob invades and breaks the rock. When the penetration is 6 mm, the vertical force reaches 58.0 KN, and when the hob rolls through the rock, the main rock is tensile failure, the rolling force and vertical force fluctuate in a jagged shape, the average rolling pressure is about 5.6 KN and the average vertical force is 20.67 KN, which is less than the vertical force when the rock is invaded and broken. When using double hobs to break rock in sequence, the depth of longitudinal crack propagation is smaller and the range of radial propagation is larger when the ratio of tool spacing to penetration is larger than that of intrusive rock breaking, and when the ratio of tool spacing to penetration is larger, Rock fractures on the rolling and invading fracture surface are the most difficult to penetrate, and rock ridges are easily formed in the middle of the two hobs, and when the ratio of tool spacing to penetration is 10:00, the specific energy of rock breaking is the least and the rock breaking efficiency is the highest.
【作者单位】： 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室;西南交通大学土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51478396,5167082143) 国家重点研发计划(2016YFC0802202)
【分类号】：U455.31

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：1580344