围压条件下TBM边缘滚刀破岩模式

发布时间：2018-08-20 08:50

【摘要】：为了解边缘滚刀的破岩特性,对其破岩过程与机理开展了系统研究.建立了某深埋全断面岩石隧道掘进机(TBM)开挖隧道三维有限元模型,在掌子面过渡圆弧周边设置边缘滚刀破岩模型边界,导出边界上的围压数值并施加在颗粒流模型边界上.模型考虑5种围压模式,相位角为0°,30°,60°,90°时的岩石应力状态分别记为模式1~模式4,无围压状态记为模式5.结果表明:围压模式1中岩石双向应力和、双向应力比均最大,破岩比能最低;模式3中,岩石受到滚刀水平向力作用而近似处于双向等值应力状态,破岩比能最高;从模式1到模式3,有利破岩的竖向应力递减;从模式5到模式3,不利破岩的水平应力增加,导致模式3条件下刀具破岩效率最低;有围压模式的侧向力系数和滚刀切入率均高于无围压模式.
[Abstract]:In order to understand the rock-breaking characteristics of edge hob, the rock-breaking process and mechanism were studied systematically. A three-dimensional finite element model of a deep-buried full-face rock tunnel boring machine (TBM) was established. The boundary of the rock-breaking model with edge hob was set around the transition arc of the face, and the confining pressure on the boundary was derived and the particle flow model was applied. On the boundary, the model considers five confining pressure modes. The rock stress states at the phase angles of 0, 30, 60, and 90 degrees are respectively marked as mode 1 to mode 4, and that without confining pressure is marked as mode 5. From mode 1 to mode 3, the vertical stress of favorable rock breaking decreases; from mode 5 to mode 3, the horizontal stress of disadvantageous rock breaking increases, resulting in the lowest rock breaking efficiency under mode 3; the lateral force coefficient and hob penetration rate under confining pressure mode are higher than those without confining pressure mode.
【作者单位】： 同济大学地下建筑与工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室;上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司;山东天工岩土工程设备有限公司;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(41072206) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(0200219209)
【分类号】：U455.3

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本文编号：2193066