TBM盘形滚刀破岩过程岩石损伤破裂监测及FDEM模拟研究

发布时间：2020-12-07 23:57

　　在全断面岩石隧道掘进机（TBM,Tunnel Boring Machine）刀盘回转切削破岩过程中,盘形滚刀受TBM运行控制及地层条件多变性的影响,除产生正常磨损外还存在大量的非正常破坏,这极大地增加了隧道的建设成本,同时也降低了 TBM掘进效率。对TBM滚刀破岩机理的合理解释是掘进机刀盘刀具设计及TBM运行策略优化的理论基础,对提高TBM运行的高效性与经济性具有重要意义,而准确地获取刀具作用下岩石的真实损伤破裂演化过程信息是构建合理的TBM滚刀破岩机理模型的重要部分。本文在前人的研究基础上,采用自行设计加工的试验装置开展了类平面应力状态下的楔刀侵入破岩试验与双向围压约束下的滚刀侵入破岩试验,试验中引入了红外热像（IRT）和声发射（AE）等无损测试方法用以获取岩石的损伤破裂演化信息,并基于此对岩石损伤破裂发展规律进行了定量分析。另一方面,为对刀具破岩过程中岩石损伤破裂机制进行细观解释和分析,在有限元-离散元耦合方法（FDEM）中引入了一种基于随机分布的非均匀模型计算方法,并提出了一套模型细观参数标定流程,并以这一方法模拟了不同加载条件下的TBM刀具破岩过程,重点分析了岩石损伤破裂和声发... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：188 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．?１各类型的ＴＢＭ??

敞开式TBM整体结构示意图

真实TBM刀盘刀具布置

【参考文献】：
期刊论文
[1]常截面滚刀贯入试验中岩石破坏行为分析[J]. 刘泉声,潘玉丛,刘建平,孔晓璇,时凯,刘琪.  岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[2]围压对TBM滚刀破岩影响规律的线性切割试验研究[J]. 马洪素,龚秋明,王驹,赵晓豹,殷丽君,苗崇通,何冠文.  岩石力学与工程学报. 2016(02)
[3]TBM双滚刀破岩过程模拟及刀圈结构设计[J]. 孙伟,郭莉,周建军,霍军周.  煤炭学报. 2015(06)
[4]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[J]. 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. 2015(01)
[5]花岗岩脆性破坏特征与机制试验研究[J]. 周辉,孟凡震,刘海涛,张传庆,卢景景,徐荣超.  岩石力学与工程学报. 2014(09)
[6]基于应力–应变曲线的岩石脆性特征定量评价方法[J]. 周辉,孟凡震,张传庆,徐荣超,卢景景.  岩石力学与工程学报. 2014(06)
[7]滚刀线性侵入试验中岩石破裂模式研究[J]. 姚羲和,赵晓豹,龚秋明,马洪素,李晓昭,唐伟,卢广亮,何冠文.  岩土工程学报. 2014(09)
[8]脆性岩石破坏的能量跌落系数研究[J]. 左建平,黄亚明,熊国军,刘靖,李蒙蒙.  岩土力学. 2014(02)
[9]TBM边缘滚刀破岩机理的数值研究[J]. 夏毅敏,吴元,郭金成,田彦朝,林赉贶,卞章括.  煤炭学报. 2014(01)
[10]盘形滚刀破岩过程的数值研究[J]. 谭青,李建芳,夏毅敏,徐孜军,朱逸,张佳.  岩土力学. 2013(09)

博士论文
[1]深部高应力软弱围岩破裂碎胀大变形及注浆加固机理的FDEM模拟研究[D]. 马昊.武汉大学 2017



本文编号：2904100