盘形滚刀破岩力影响因素试验研究

发布时间：2020-01-25 20:30

【摘要】：采用试验方法研究了盘形滚刀破岩时掘进参数贯入度、切削速度和刀间距的选择对破岩性能的影响.结果表明:贯入度、切削速度的增加,破岩力成比例增大;得到最优贯入度为7.6 mm和最优切削速度6 m/h,进而确定刀盘转速和最外径线速度,推算TBM总推力和总转矩.分析盘形滚刀切割岩石时的挤压、剪切破坏过程,前方破碎区由于挤压破坏形成粉盒区;两侧的岩石受到滚刀浸入的挤压作用,发生弹性变形,逐渐达到岩石的剪切强度极限,裂纹贯通碎裂.
【图文】：

沂钡母飨?力;位移信号的反馈用来控制伺服阀，形成一套闭环系统．试验用的滚刀均为天工刀具厂制造的17″盘型滚刀，为掘进施工中最常用的滚刀;岩石的试样尺寸为1500mm×800mm×500mm;由于岩石为脆性特性，在受力不均匀的情况下，容易脆裂，用混凝土浇灌试样和底座之间的间隙，保证了岩石的整体性和切削环境的真实性;试样安装时，倾斜15°，保证了滚刀切割岩石贯入度逐渐增加，真实模拟全断面掘进机刀盘的螺旋线掘进过程．图1为滚刀在试验中各项受力示意图，定义Fv为垂向力，Fr为纵向力，Fs为侧向力．图1双刀破岩滚刀受力图Fig．1Forcesbetweentwodisccutterswhencuttingrock1.2试验因素以贯入度p、切削速度v和刀间距s为3个自变量因素，，每个因素安排4个水平，设计一次正交试验．试验中其他因素一致，如岩石的材料不变．正常破碎过程中，盘形滚刀因长期工作刀刃部分磨损失去破岩能力而更换，因此以切削过程中盘形滚刀所受到的平均切削力为试验指标比较适宜．因此，对结果进行分析时，以平均垂向力、纵向力和侧向力为分析试验指标．试验的各个因素和水平如表2所示．表2试验因素水平表Table2Tableofimpactfactorsinthetest因素水平1234贯入度p/mm2.55.17.610.1切速v/(m·s－1)0.751.001.251.50刀间距s/mm76767676比能(s/p)30.414.9107.52结果与讨论2.1破岩过程受力分析垂向液压加载油缸的加载过程为伺服渐进加载，纵向推进的最大速度为1.5m/s，试样长度为1.5m，最大速度下1s即可完成岩石试样的破岩过程，如图2所示．因此，恒定贯入度切割时，需预先把垂直油缸下降至恒定的切深位置．本试验为双滚刀切割，由图3可以看出，1#滚刀浸入岩石即t=4.02s时，刀具的受力由空载变为负载，会产生冲?

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 卢瑾;吴继敏;廖小帆;;适于全断面岩石掘进机的围岩分类方法[J];重庆大学学报;2011年02期

2 张照煌;刘莎莎;;盘形滚刀作用下岩石应变计算方法的探讨[J];工程力学;2010年01期

3 张照煌;孟亮;孙飞;;全断面岩石掘进机盘形滚刀前倾安装与传统安装破岩能耗对比分析[J];工程机械;2013年09期

4 于洋;冯夏庭;陈天宇;陈东方;;深埋隧洞不同掘进方式下即时型岩爆微震对比分析[J];东北大学学报(自然科学版);2014年03期

5 张照煌;王江伟;孙飞;;全断面岩石掘进机刀盘支撑刚度理论分析[J];工程机械;2014年03期

6 Liu Shi;Xu Jinyu;Lv Xiaocong;;Influence of confi ning pressure and impact loading on mechanical properties of amphibolite and sericite-quartz schist[J];Earthquake Engineering and Engineering Vibration;2014年02期

7 李刚;朱立达;杨建宇;王宛山;;基于CSM模型的TBM滚刀的计算力学模型与求解[J];矿山机械;2012年04期

8 李刚;朱利达;王博;王宛山;;基于AUTODYN-3D的全断面岩石掘进机盘形滚刀间距优化研究[J];机械制造;2012年08期

9 李刚;王宛山;;全断面岩石掘进机滚刀间距优化研究[J];哈尔滨工程大学学报;2013年07期

10 张照煌;孟亮;孙飞;;外倾安装与传统安装盘形滚刀破岩中的能量利用对比[J];矿山机械;2013年09期

相关会议论文 前1条

1 李黎;王腾飞;程志远;胡海;;堆石体侧限压缩试验的三维颗粒流细观模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2013年)[C];2013年

相关博士学位论文 前2条

1 张照煌;全断面岩石掘进机盘形滚刀寿命管理理论及技术研究[D];华北电力大学（北京）;2008年

2 王立辉;全断面岩石掘进机刀具磨损状态的分析与识别[D];天津大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 周纪磊;全断面岩石掘进机刀盘结构设计与分析研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

2 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

3 周云晴;输水隧洞TBM施工进度分析与实时控制研究[D];天津大学;2008年

4 曾晓星;异质岩土工况下土压平衡盾构载荷等效及传递特性研究[D];上海交通大学;2009年

5 暨智勇;盾构掘进机切刀切削软岩和土壤受力模型研究及实验验证[D];中南大学;2009年

6 黄利辉;盾构掘进机刀具切削实验系统及切削力影响规律研究[D];中南大学;2010年

7 薛静;盘形滚刀切削力影响因素及滚刀刃形优化设计研究[D];中南大学;2010年

8 张魁;盾构机盘形滚刀作用下岩石破碎特征及滚刀振动特性研究[D];中南大学;2010年

9 徐孜军;盾构刀具破岩特性的数值模拟及实验研究[D];中南大学;2012年

10 韩勇;盾构刀盘轻量化优化设计研究[D];西南交通大学;2013年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周晨光,吕美君;黄骅港二期煤码头及栈桥桩基工程施工监理[J];港工技术;2004年02期

2 王新洲;林明华;花向红;徐亚明;;基于快速傅立叶变换的打桩锤击信息的识别[J];武汉大学学报(信息科学版);2008年07期

3 刘树勋;盐田港区二期工程码头打桩遇到的几个问题[J];港工技术;2001年02期

4 王晋;;基于变形协调原则的打桩控制贯入度计算[J];水运工程;2006年S1期

5 魏伟;张全芳;;斜桩在斜塘河大桥中的应用[J];城市道桥与防洪;2006年06期

6 史建锋;;PHC高强预应力管桩在桥梁设计中的应用[J];城市道桥与防洪;2008年03期

7 王启茂;;天津新港地区打入桩施工的技术控制[J];中国港湾建设;1983年03期

8 张靖,潘东发;钻孔桩大应变动测与静测试验结果对比[J];桥梁建设;1993年03期

9 曹德生;复合载体夯扩桩在软土地基处理中的应用[J];公路;2005年10期

10 杜士斌;;TBM采用大直径滚刀掘进的优越性[J];水利水电技术;2006年10期

相关会议论文 前6条

1 余高飞;贾力争;董建华;;湿陷性黄土强夯效果浅析[A];老庄河现场学术交流会论文集[C];2005年

2 梁国强;俞建立;;预应力混凝土管桩在乐从立交桥基础工程中的应用[A];全国城市桥梁青年科技学术会议论文集[C];1996年

3 胥志宏;陈仁周;;钢桥面铺装浇注式沥青混合料的性能研究[A];第二届全国公路科技创新高层论坛论文集（下卷）[C];2004年

4 黄融;苏洪雯;毕桂平;黄少文;吉青克;;上海东海大桥施工技术开发[A];第二届全国公路科技创新高层论坛论文集（上卷）[C];2004年

5 侯元俊;;86米特长钢管桩的施工介绍[A];中国土木工程学会市政工程专业委员会第一次城市桥梁学术会议论文集[C];1987年

6 陈海斌;郑世华;;砂砾卵石土压实参数的试验研究[A];中国土木工程学会港口工程分会第七届港口工程技术交流会论文集[C];2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 林明华;水上打桩模型研究[D];武汉大学;2005年

2 潘友强;国产硬质沥青在浇注式沥青混凝土中的应用研究[D];东南大学;2006年

3 张顺先;江阴长江大桥钢桥面铺装层改性沥青浇注式砼的组成与性能研究[D];重庆交通大学;2009年

4 谭永乐;高速公路路基强夯技术施工质量控制指标的研究[D];山东大学;2007年

5 曾晓星;异质岩土工况下土压平衡盾构载荷等效及传递特性研究[D];上海交通大学;2009年

6 刘川;岩土切削的离散元模拟和实验研究[D];湘潭大学;2012年

7 杨全亮;盾构法施工掘进参数优化分析研究[D];北京交通大学;2008年

8 王彦多;法向承力锚的初始入土深度研究[D];天津大学;2008年

9 吴文军;浇注式沥青混凝土疲劳性能研究[D];重庆大学;2009年

10 董淑海;水下大直径桩的竖向承载特性研究[D];上海交通大学;2008年

本文编号：2573104