TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法

发布时间：2017-09-14 00:06

  本文关键词：TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法

  更多相关文章： TBM破岩 FEM-SPH耦合算法 岩片

【摘要】：采用改进的有限元-光滑粒子流体动力学耦合(FEM-SPH)的方法,建立了TBM单滚刀和双滚刀破岩的三维数值耦合模型,研究了TBM破岩机理,研究结果表明,压碎区形成阶段,在单滚刀推力的作用下,微裂纹向下扩展形成扇形破坏区;在切向力的作用下,微裂纹向前扩展形成另一个扇形破坏区,两个扇形破坏区组成了锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,侧向裂纹的扩展速度大于中央裂纹的扩展速度;在微裂纹扩展阶段,中央裂纹的扩展速度大于侧向裂纹的扩展速度;当滚刀向岩体的边缘滚动时,边缘部位的岩石以扇形失效;压碎区形成阶段,每个滚刀单独作用在岩石上,在每滚刀的下方形成一个锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,由于滚刀之间的相互作用,赫兹裂纹改变扩展方向;在微裂纹扩展阶段,赫兹裂纹连接和贯通,形成岩片。
【作者单位】： 重庆大学土木工程学院;合肥工业大学资源与环境工程学院;
【关键词】： TBM破岩 FEM-SPH耦合算法 岩片
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2014CB046903) 国家自然科学基金资助项目(51325903,51279218)
【分类号】：U455
【正文快照】： 全断面隧道掘进机(简称TBM)施工技术当今在世界范围内已经被广泛应用于隧道及地下工程施工。采用TBM施工有着快速、高效、隧道成型好、对周围岩体扰动较低及施工安全等多种优点。在国内,深部复合地层TBM破岩机理及施工技术已列入国家重点基础研究发展计划,该项目中一个极为重

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 钱七虎,李朝甫,傅德明;全断面掘进机在中国地下工程中的应用现状及前景展望[J];建筑机械;2002年05期

2 夏毅敏;吴元;郭金成;田彦朝;林赉贶;卞章括;;TBM边缘滚刀破岩机理的数值研究[J];煤炭学报;2014年01期

3 张魁;夏毅敏;徐孜军;;不同围压及切削顺序对TBM刀具破岩机理的影响[J];土木工程学报;2011年09期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姜曦,苏华友;微型TBM在城市共同沟施工中的运用[J];地下空间与工程学报;2005年03期

2 杨媛媛;黄宏伟;;围岩分类在TBM滚刀寿命预测中的应用[J];地下空间与工程学报;2005年05期

3 王旭;李晓;廖秋林;;岩石可掘进性研究的试验方法述评[J];地下空间与工程学报;2009年01期

4 孙卓恒;侯哲生;张爱萍;;锦屏二级水电站深埋完整大理岩破坏机制的断裂力学分析[J];水利与建筑工程学报;2012年01期

5 孙卓恒;侯哲生;张爱萍;;锦屏二级水电站大理岩拉张型板裂化破坏研究[J];水利与建筑工程学报;2012年02期

6 宋天田;薛继洪;;TBM与常规法隧道施工方案选择系统[J];辽宁工程技术大学学报;2006年S1期

7 林岩;张强;袁智;张颖;;综掘装备硬岩化技术发展[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2012年02期

8 尹俊涛,尚彦军,傅冰骏,曲永新;TBM掘进技术发展及有关工程地质问题分析和对策[J];工程地质学报;2005年03期

9 曹景华,武文相;谈全断面岩石掘进机的本土化研制[J];工程机械;2003年01期

10 胡国良;;盾构推进液压系统阀块试验台[J];工程机械;2006年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 祁生文;伍法权;;基于模糊数学的TBM施工岩体质量分级研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届（2011年度）学术年会论文集(中)[C];2012年

2 黄明利;伍志勇;徐飞;;城市环境下TBM施工对周边环境影响的监测与分析[A];第二届隧道掘进机（盾构、TBM）专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年

3 龚国芳;胡国良;杨华勇;;盾构推进系统同步协调控制实验分析[A];第四届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2006年

4 张厚美;;混合式盾构机在硬岩中的掘进性能数值仿真[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年

5 祁生文;伍法权;王大国;李晓;李守定;;岩石隧道掘进机(TBM)的施工速度(AR)与围岩分类[A];隧道、地下工程及岩石破碎理论与应用——隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年

6 祁生文;伍法权;王大国;李晓;李守定;;岩石隧道掘进机(TBM)的施工速度(AR)与围岩分类[A];隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年

7 赵小庆;张欣;;基于KingView的盾构机监控管理系统的开发[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年

8 宋天田;刘冀山;王洪新;;昆明市掌鸠河引水工程上公山隧洞TBM施工问题及对策[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年

9 谭援强;刘川;张浩;肖湘武;徐孜军;;软岩切削的离散元模拟及实验研究[A];颗粒材料计算力学研究进展[C];2012年

10 李建华;吕瑞虎;李文俊;;TBM(盾构)技术应用现状及几个主要技术关键的探讨[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吴起星;复合地层中盾构机滚刀破岩力学分析[D];暨南大学;2011年

2 胡国良;盾构模拟试验平台电液控制系统关键技术研究[D];浙江大学;2006年

3 奚鹰;盾构掘进机异形断面隧道切削机构的理论研究[D];同济大学;2006年

4 霍军周;人机结合协同进化设计方法及其应用[D];大连理工大学;2007年

5 邢彤;盾构刀盘液压驱动与控制系统研究[D];浙江大学;2008年

6 刘志杰;岩石隧道掘进机刀盘设计方法研究[D];大连理工大学;2009年

7 冷先伦;深埋长隧洞TBM掘进围岩开挖扰动与损伤区研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2009年

8 苏华友;双护盾TBM开挖深埋隧洞围岩稳定性研究[D];西南交通大学;2009年

9 付华;适用于TBM驱动离合器摩擦片的摩擦材料研究[D];燕山大学;2009年

10 张凯;脆性岩石力学模型与流固耦合机理研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘春虎;盾构土压平衡比控制特性研究[D];广东工业大学;2011年

2 胡绍华;土压平衡式盾构机土舱压力控制技术研究[D];华东交通大学;2009年

3 李博览;盾构位姿测量与导向中的优化问题研究[D];上海交通大学;2011年

4 申培文;受动静载荷作用刀具破岩断裂力学分析及数值模拟[D];湖南科技大学;2011年

5 何贤剑;盾构刀盘及其液压驱动系统关键技术研究[D];华东交通大学;2011年

6 袁永盛;盾构推进机构动力学分析与研究[D];华东交通大学;2011年

7 李丰华;基于接触力学的盘形滚刀磨损量估算方法[D];天津大学;2012年

8 苏召斌;基于断裂力学的盘形滚刀破岩载荷数值模拟[D];天津大学;2012年

9 教忠建;全断面掘进机数字样机开发与功能仿真研究[D];东北大学;2009年

10 张建;TBM施工中的通风和散热问题研究[D];武汉大学;2004年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宋天田;周顺华;;复合地层条件下盾构刀盘设计研究[J];地下空间与工程学报;2007年03期

2 虞和济,金国栋,苏禾;盘形滚刀破岩机理的有限元分析[J];东北工学院学报;1981年03期

3 谢和平,高峰,周宏伟,左建平;岩石断裂和破碎的分形研究[J];防灾减灾工程学报;2003年04期

4 林家骐;研究盘形滚刀破岩机理与提高刀具使用寿命[J];福州大学学报(自然科学版);1990年01期

5 尹俊涛,尚彦军,傅冰骏,曲永新;TBM掘进技术发展及有关工程地质问题分析和对策[J];工程地质学报;2005年03期

6 金国栋,金明法;掘进机盘形窄刃滚刀[J];工程机械;1986年03期

7 王淑新;TBM掘进技术的发展与展望[J];中国工程咨询;2003年09期

8 王忠诚,王晓全;深埋长隧洞不良地质洞段TBM施工对策[J];海河水利;2003年04期

9 钱七虎,李朝甫,傅德明;全断面掘进机在中国地下工程中的应用现状及前景展望[J];建筑机械;2002年05期

10 徐书林,傅冰骏;推广应用隧道掘进机 促进我国地下空间开发[J];建筑机械;2002年05期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 林家骐;研究盘形滚刀破岩机理与提高刀具使用寿命[J];福州大学学报(自然科学版);1990年01期

2 李亮,傅鹤林;TBM破岩机理及刀圈改形技术研究[J];铁道学报;2000年S1期

3 张魁;夏毅敏;徐孜军;;不同围压及切削顺序对TBM刀具破岩机理的影响[J];土木工程学报;2011年09期

4 施文俊;袁宝远;;DDA模拟TBM破岩机理[J];科学技术与工程;2012年20期

5 朱玉龙;徐娟花;;DDA模拟TBM破岩机理[J];工程地质计算机应用;2012年03期

6 李凤远;陈馈;;盾构滚刀地质适应性探析[J];建筑机械化;2011年12期

7 ;[J];;年期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王常鑫;全断面掘进机滚刀破岩机理及优化布刀研究[D];东北大学;2012年

2 蒋U，

本文编号：846690