全断面岩石掘进机滚刀最优刀间距计算公式研究

发布时间：2017-11-10 12:32

  本文关键词：全断面岩石掘进机滚刀最优刀间距计算公式研究

  更多相关文章： TBM 滚刀 裂纹扩展 比能耗 最优刀间距 颗粒离散元

【摘要】：基于剪切与张拉破岩机制,提出拉剪综合失效机制假设;建立了非协同切削与协同切削体积模型,推导了协同切削模式的滚刀比能耗理论模型;通过离散元仿真得到滚刀侵入岩石裂纹长度与贯入度的映射关系;推导出滚刀最优刀间距理论公式;以全断面岩石掘进机(TBM)回转切削试验台为基础,水泥模拟料为切削对象,通过多次压痕试验得到滚刀贯入度和岩石裂纹长度的趋势曲线,验证了仿真结果;通过滚刀滚动破岩进行了12组不同贯入度与刀间距的物理切削试验,统计滚刀做功与岩石破碎体积,拟合得到比能耗关系曲线,验证了最优刀间距理论公式的结论。研究表明:TBM滚刀最优刀间距计算公式综合考虑了岩石特性与滚刀结构特性,适应性较广泛;刀间距超过滚刀协同工作距离时,滚刀破岩以剪切破碎为主;刀间距小于2倍岩石裂纹长度时,张拉破碎的影响更加明显;随着贯入度的增加,最优刀间距逐渐增大,而最优滚刀间距S与贯入度P之比(S/P)值则逐渐减小。
【作者单位】： 中南大学高性能复杂制造国家重点试验室;中南大学轻合金研究院;中南大学机电工程学院;湘潭大学机械工程学院;
【基金】：973计划(No.2013CB035401) 国家自然科学基金资助项目(No.51274252) 863计划(No.2012AA041801)~~
【分类号】：U455.31
【正文快照】： 1引言随着我国隧道工程的展开,全断面岩石掘进机(full face rock tunnel boring machine,TBM)以其施工效率高、掘进安全、噪声小等诸多优点,在隧道施工中日益使用广泛。TBM掘进通过刀盘的推进和转动来实现的,岩石的破坏和剥落则通过刀盘上的盘形滚刀切削来实现。滚刀刀间距的

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本文编号：1166689