TBM刀盘系统破岩能量特性分析及其应用研究

发布时间：2020-12-26 10:28

　　TBM是一种大型隧洞掘进装备,刀盘系统是TBM重要组成部分,国内外学者从滚刀的尺寸、破岩机理、受力预测公式、磨损特性到刀盘的滚刀布局、推力扭矩分析等做了大量的研究工作。但是都是以弹塑性力学角度分析滚刀与岩石的相互作用为基础,由于岩石独特的特性,岩石局部的高应力只会使其局部丧失强度,岩石并没有发生整体破坏。从能量角度分析滚刀破岩机理、能量特征和转化过程,从而为滚刀破岩研究提供一种新思路。基于破岩中的能量特性,提出了刀盘滚刀优化布局方法、滚刀磨损预测和特性研究。具体研究工作如下:首先,针对弹塑性力学分析岩石破坏的局限,从能量角度研究分析了驱动岩石破坏的能量特征、转化过程以及两种破坏机制——应变软化机制和应变硬化机制;其次,针对隧道掘进时耗能多、刀盘变形大等问题,对滚刀进行优化布局设计。基于CSM受力模型,推导出带有刀间距变量的刀盘破岩比能公式;以破岩比能最低原则,采用标准GA算法,分别对中心刀和正刀区域的各刀间距与过渡区域的刀间倾角进行优化设计;以径向载荷和倾覆力矩的加权最小为原则,对正刀和边缘滚刀的极角进行优化。采用实例证明了优化后的滚刀布局,不仅能使刀盘破岩比能降低了1.41%,而且使... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

现代隧道掘进机Figure1-2Moderntunnelboringmachine

图 1-3 TBM 全景图Figure 1-3 TBM panoramaTBM 分为开敞式和护盾式[5]，如图 1-4 所示，开敞式 TBM 也称支撑式 TB撑靴式 TBM，特点是适应硬岩地层，由于没有盾体，TBM 掘进时产生的巨

单支撑主梁开敞式TBMFigure1-5Single-supportgirderopenTBM

【参考文献】：
期刊论文
[1]楔形刀具侵入岩石损伤破坏影响因素的理论分析及数值模拟[J]. 邹飞,龙万学,李亮.  岩土力学. 2016(07)
[2]TBM盘形滚刀磨损速率研究[J]. 谭青,谢吕坚,夏毅敏,朱震寰,孙鑫键,王艳宜.  中南大学学报(自然科学版). 2015(03)
[3]基于磨料磨损的TBM滚刀磨损预测研究[J]. 赵海鸣,舒标,夏毅敏,郑伟.  铁道科学与工程学报. 2014(04)
[4]基于灰关联分析的全断面岩石掘进机滚刀布局优化方法[J]. 耿麒,魏正英,杜军,卢秉恒.  机械工程学报. 2014(21)
[5]基于CSM模型的硬岩TBM滚刀磨损预测方法[J]. 李刚,朱立达,杨建宇,王宛山.  中国机械工程. 2014(01)
[6]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)
[7]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)
[8]全断面岩石掘进机滚刀布置的优化方法[J]. 耿麒,魏正英,杜军.  西安交通大学学报. 2013(09)
[9]循环荷载作用下岩石损伤变形与能量特征分析[J]. 赵闯,武科,李术才,赵建纲.  岩土工程学报. 2013(05)
[10]一种基于CSM模型的TBM刀盘比能预测方法[J]. 李刚,于天彪,费学婷,王宛山.  东北大学学报(自然科学版). 2012(12)

博士论文
[1]岩石变形破坏过程中的能量演化机制[D]. 张志镇.中国矿业大学 2013

硕士论文
[1]TBM边缘滚刀组合优化布置研究[D]. 沈斌.中南大学 2014
[2]TBM盘形滚刀贯入度与结构参数优化设计研究[D]. 吴峰.中南大学 2012



本文编号：2939523