基于隧道工程实例的TBM破岩特征参数研究
发布时间：2021-02-13 07:04
为评价TBM的破岩性能、反馈滚刀破岩载荷、预警TBM卡机风险,提出采用破岩系数表征宏观TBM多滚刀协同破岩特征,采用切割系数表征细观单滚刀破岩特征。通过TBM破岩系数与滚刀切割系数关系推导,得出宏观上反映TBM推力和转矩相关性的破岩系数与细观上反映滚刀垂直力和滚动力相关性的切割系数在数值上相等,且仅与贯入度和滚刀直径有关;通过多个TBM工程现场数据验证,得到TBM破岩系数与滚刀切割系数均随滚刀贯入度的增大呈幂函数关系,TBM破岩系数在数值上明显比滚刀切割系数小,但二者呈高度线性关系,表明破岩系数与切割系数关系的理论推导研究方法的正确性。该研究建立的破岩系数、切割系数、贯入度等参数间的相关性对于预测和评价TBM的破岩性能大有益处。
【文章来源】：隧道建设(中英文). 2020,40(S1)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
滚刀三向力示意图
式中:C0为量纲一的常数;φ为滚刀与岩石接触角;R0为滚刀半径;T为刀刃宽度;ψ为刀刃压力分布系数;S为刀间距;σc为岩石单轴抗压强度;σt为岩石抗剪强度。由式(3)和式(4)得切割系数
为了计算TBM破岩系数K,需要获取滚刀平均安装半径RA、滚刀平均安装半径与TBM刀盘刀具布置有关,上述4个工程采用TBM刀盘刀具布置如图3所示,4个工程刀盘尺寸不同,刀具布置也有差异,但通过分析刀盘上每把滚刀的安装半径,得到4个工程TBM滚刀平均安装半径与TBM半径的比值RA/R为0.56～0.58。另外,其他设备参数如表1所示。针对上述4个TBM工程,统计了不同岩性、不同围岩等级、不同抗压强度下TBM正常掘进时的掘进参数,并通过计算平均值得到了不同地质条件下滚刀切割系数C(利用式(7)计算)和TBM破岩系数K,如表2所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工智能的TBM选型适应性评价决策支持系统[J]. 詹金武,李涛,李超. 煤炭学报. 2019(10)
[2]基于隧道掘进机掘进过程的岩体状态感知方法[J]. 张娜,李建斌,荆留杰,杨晨,陈帅. 浙江大学学报(工学版). 2019(10)
[3]TBM掘进参数智能控制系统的研究与应用[J]. 张娜,李建斌,荆留杰,李鹏宇,徐受天. 隧道建设(中英文). 2018(10)
[4]全断面隧道掘进机护盾受力监测及卡机预警[J]. 刘泉声,彭星新,黄兴,雷广峰,魏莱,刘鹤. 岩土力学. 2018(09)
[5]中国TBM施工技术进展、挑战及对策[J]. 杜立杰. 隧道建设. 2017(09)
[6]基于线性切割试验碴片分析的滚刀破岩效率研究[J]. 龚秋明,周小雄,殷丽君,何冠文,苗崇通. 隧道建设. 2017(03)
[7]基于现场数据的TBM可掘性和掘进性能预测方法[J]. 杜立杰,齐志冲,韩小亮,周建锋,陈忠伟,杜彦良. 煤炭学报. 2015(06)
[8]中国隧道工程学术研究综述·2015[J]. 马建,孙守增,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,魏雅雯,叶飞. 中国公路学报. 2015(05)
博士论文
[1]基于人工智能的TBM选型及掘进适应性评价方法与决策支持系统[D]. 詹金武.北京交通大学 2019
[2]全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷特性与结构性能研究[D]. 韩美东.天津大学 2017
本文编号：3032148
【文章来源】：隧道建设(中英文). 2020,40(S1)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
滚刀三向力示意图
式中:C0为量纲一的常数;φ为滚刀与岩石接触角;R0为滚刀半径;T为刀刃宽度;ψ为刀刃压力分布系数;S为刀间距;σc为岩石单轴抗压强度;σt为岩石抗剪强度。由式(3)和式(4)得切割系数
为了计算TBM破岩系数K,需要获取滚刀平均安装半径RA、滚刀平均安装半径与TBM刀盘刀具布置有关,上述4个工程采用TBM刀盘刀具布置如图3所示,4个工程刀盘尺寸不同,刀具布置也有差异,但通过分析刀盘上每把滚刀的安装半径,得到4个工程TBM滚刀平均安装半径与TBM半径的比值RA/R为0.56～0.58。另外,其他设备参数如表1所示。针对上述4个TBM工程,统计了不同岩性、不同围岩等级、不同抗压强度下TBM正常掘进时的掘进参数,并通过计算平均值得到了不同地质条件下滚刀切割系数C(利用式(7)计算)和TBM破岩系数K,如表2所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工智能的TBM选型适应性评价决策支持系统[J]. 詹金武,李涛,李超. 煤炭学报. 2019(10)
[2]基于隧道掘进机掘进过程的岩体状态感知方法[J]. 张娜,李建斌,荆留杰,杨晨,陈帅. 浙江大学学报(工学版). 2019(10)
[3]TBM掘进参数智能控制系统的研究与应用[J]. 张娜,李建斌,荆留杰,李鹏宇,徐受天. 隧道建设(中英文). 2018(10)
[4]全断面隧道掘进机护盾受力监测及卡机预警[J]. 刘泉声,彭星新,黄兴,雷广峰,魏莱,刘鹤. 岩土力学. 2018(09)
[5]中国TBM施工技术进展、挑战及对策[J]. 杜立杰. 隧道建设. 2017(09)
[6]基于线性切割试验碴片分析的滚刀破岩效率研究[J]. 龚秋明,周小雄,殷丽君,何冠文,苗崇通. 隧道建设. 2017(03)
[7]基于现场数据的TBM可掘性和掘进性能预测方法[J]. 杜立杰,齐志冲,韩小亮,周建锋,陈忠伟,杜彦良. 煤炭学报. 2015(06)
[8]中国隧道工程学术研究综述·2015[J]. 马建,孙守增,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,魏雅雯,叶飞. 中国公路学报. 2015(05)
博士论文
[1]基于人工智能的TBM选型及掘进适应性评价方法与决策支持系统[D]. 詹金武.北京交通大学 2019
[2]全断面岩石掘进机刀盘掘进载荷特性与结构性能研究[D]. 韩美东.天津大学 2017
本文编号：3032148
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