复合岩层中TBM滚刀与围岩相互作用机理的数值模拟研究

发布时间：2018-05-14 20:50

  本文选题：隧道工程 + 硬岩隧道掘进机　； 参考：《中国科技论文》2017年13期

【摘要】：为提高硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)在复合岩层的掘进效率,采用PFC2D(particle flow code 2D)探讨了不同围压下复合岩层裂纹扩展机制,同时采用定量的方法揭示了滚刀间距、贯入度及岩层倾角对破岩效率的影响。结果表明:1)滚刀同软岩直接接触时,滚刀下部裂纹较多,而消耗的能量较少。相反,滚刀同硬岩直接接触时,滚刀下部裂纹较少,消耗的能量却较多。2)岩层倾角对破岩效率的影响较大,45°、90°为破岩效率较高的2个极值点。3)刀间距为70和120mm时比能较小,破岩效率高。4)滚刀破岩以张拉破坏为主,剪切破坏为辅。研究结果可以为复合岩层中TBM刀盘设计及TBM施工提供一定的理论依据。
[Abstract]:In order to improve the tunneling efficiency of tunnel tunneling machine tunnel machine, the crack propagation mechanism of composite strata under different confining pressures was discussed by PFC2D(particle flow code 2D, and the distance between hobs was revealed by quantitative method. The influence of penetration and dip angle on rock breaking efficiency. The results show that when the hob is in direct contact with the soft rock, the lower part of the hob has more cracks and less energy consumption. On the contrary, when the hob is in direct contact with the hard rock, the lower part of the hob has fewer cracks and consumes more energy. 2) the influence of rock dip angle on the rock breaking efficiency is greater than that of 45 掳/ 90 掳, which is the two extremum points. 3) when the tool spacing is 70 and 120mm, the specific energy is smaller. The rock breaking efficiency is high. 4) the rock breaking with hob is mainly tensional failure, and shearing failure is auxiliary. The results can provide a theoretical basis for the design of TBM cutter head and the construction of TBM in composite strata.
【作者单位】： 河南大学土木建筑学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51608174) 河南省科技发展计划项目(162102310603,152102310299)
【分类号】：U455.3

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本文编号：1889413