TBM滚刀破岩过程中声发射特征研究
发布时间：2021-11-12 10:17
岩石隧道掘进机（TBM）以其快速、高效、安全、环境友好和围岩扰动小等优点,在地下工程建设中得到了广泛的应用。TBM破岩依赖于滚刀与岩石之间的相互作用,在滚刀侵入作用下岩石内部产生损伤裂纹,相邻裂纹扩展贯通便形成岩片脱落,达到破岩的目的。因此,研究滚刀破岩过程中的特征有助于了解滚刀与岩石间作用规律,从而提高破岩效率。采用北京工业大学自主研制的大型机械破岩试验平台并结合声发射监测技术,研究了TBM滚刀破岩试验过程中的声发射特征。针对破岩试验,对声发射采集参数进行反复调试后,利用17英寸（432mm）常截面盘形滚刀,对尺寸为680mm×680mm×450mm北山花岗岩进行了不同贯入度下的线性切割破岩试验,并采集试验过程中的声发射信号。分析了切割过程中声发射能率的变化以及不同贯入度下的声发射能量特征。利用db5小波基对声发射信号进行小波变化去噪处理后,运用基于AIC准则的Geiger算法给出岩石损伤的声发射定位。研究发现,在滚刀切割岩石的过程中,声发射能率与滚刀法向力具有相近的变化趋势,很好地反映出切割时能量释放的过程。不同贯入度下切割时释放的声发射能量不同,能量随贯入度增大而增加,可用于表征...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道掘进机Fig.1-1Tunnelboringmachine
图 1-2 盘形滚刀Fig.1-2 Disc cutter滚刀与岩石之间的互相作用，如图 1-3互相垂直的方向上，分别为法向力、滚计。滚刀破岩过程其实是一个滚刀侵入滚刀侵入岩石的过程中，首先是滚刀下行刀刃正下方的碎屑被碾压成粉并压密传入到岩石内部，从而产生中心裂纹、生机制，分别有挤压、剪切、拉伸或三利用一个滚刀侵入岩石时，若裂纹能扩但会造成掌子面不平整，不利于 TBM用。相邻滚刀下岩石裂纹相互扩展直至整的岩面，有利于下一刀的进行，如图
图 1-2 盘形滚刀Fig.1-2 Disc cutter 破岩依赖于滚刀与岩石之间的互相作用，如图 1-3 所示。滚可分解到三个互相垂直的方向上，分别为法向力、滚动力和侧一般可忽略不计。滚刀破岩过程其实是一个滚刀侵入岩石和相的过程[6]。在滚刀侵入岩石的过程中，首先是滚刀下方的岩石随着侵入的进行刀刃正下方的碎屑被碾压成粉并压密成核，滚用通过该粉核传入到岩石内部，从而产生中心裂纹、径向裂纹这些裂纹的产生机制，分别有挤压、剪切、拉伸或三者综合效进行解释[7]。利用一个滚刀侵入岩石时，若裂纹能扩展至岩石块从而脱落，但会造成掌子面不平整，不利于 TBM 的施工，刀间的互相作用。相邻滚刀下岩石裂纹相互扩展直至贯通形成片剥落形成平整的岩面，有利于下一刀的进行，如图 1-4 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]机械破岩试验平台研制[J]. 龚秋明,张浩,李真,杜修力,何冠文,王起新. 现代隧道技术. 2016(02)
[3]不同贯入度对掘进机滚刀破岩效率的影响[J]. 龚秋明,何冠文,赵晓豹,张浩,苗崇通,姚羲和,李晓昭. 现代隧道技术. 2016(01)
[4]围压对TBM滚刀破岩影响规律的线性切割试验研究[J]. 马洪素,龚秋明,王驹,赵晓豹,殷丽君,苗崇通,何冠文. 岩石力学与工程学报. 2016(02)
[5]岩石张拉及剪切破裂声发射震源机制分析[J]. 刘建坡,刘召胜,王少泉,李元辉. 东北大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]不同围压下岩石破坏过程的声发射频率及b值特征[J]. 张黎明,马绍琼,任明远,蒋圣群,王在泉,王金良. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[7]基于消噪处理岩石声发射信号到达时间的识别方法[J]. 鲜晓东,袁双,纪松林. 煤炭学报. 2015(S1)
[8]掘进机刀盘滚刀间距对北山花岗岩破岩效率的影响实验研究[J]. 龚秋明,何冠文,赵晓豹,马洪素,李晓昭,张浩,苗崇通. 岩土工程学报. 2015(01)
[9]滚刀线性侵入试验中岩石破裂模式研究[J]. 姚羲和,赵晓豹,龚秋明,马洪素,李晓昭,唐伟,卢广亮,何冠文. 岩土工程学报. 2014(09)
[10]刀具破岩机制研究现状及发展趋势[J]. 梁正召,王岩,廖志毅,杨岳峰. 水利水电科技进展. 2014(02)
博士论文
[1]集成化声发射信号处理平台的研究[D]. 张平.清华大学 2002
硕士论文
[1]滚刀作用下北山花岗岩裂纹扩展模式研究[D]. 苗崇通.北京工业大学 2015
本文编号：3490711
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
隧道掘进机Fig.1-1Tunnelboringmachine
图 1-2 盘形滚刀Fig.1-2 Disc cutter滚刀与岩石之间的互相作用，如图 1-3互相垂直的方向上，分别为法向力、滚计。滚刀破岩过程其实是一个滚刀侵入滚刀侵入岩石的过程中，首先是滚刀下行刀刃正下方的碎屑被碾压成粉并压密传入到岩石内部，从而产生中心裂纹、生机制，分别有挤压、剪切、拉伸或三利用一个滚刀侵入岩石时，若裂纹能扩但会造成掌子面不平整，不利于 TBM用。相邻滚刀下岩石裂纹相互扩展直至整的岩面，有利于下一刀的进行，如图
图 1-2 盘形滚刀Fig.1-2 Disc cutter 破岩依赖于滚刀与岩石之间的互相作用，如图 1-3 所示。滚可分解到三个互相垂直的方向上，分别为法向力、滚动力和侧一般可忽略不计。滚刀破岩过程其实是一个滚刀侵入岩石和相的过程[6]。在滚刀侵入岩石的过程中，首先是滚刀下方的岩石随着侵入的进行刀刃正下方的碎屑被碾压成粉并压密成核，滚用通过该粉核传入到岩石内部，从而产生中心裂纹、径向裂纹这些裂纹的产生机制，分别有挤压、剪切、拉伸或三者综合效进行解释[7]。利用一个滚刀侵入岩石时，若裂纹能扩展至岩石块从而脱落，但会造成掌子面不平整，不利于 TBM 的施工，刀间的互相作用。相邻滚刀下岩石裂纹相互扩展直至贯通形成片剥落形成平整的岩面，有利于下一刀的进行，如图 1-4 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]机械破岩试验平台研制[J]. 龚秋明,张浩,李真,杜修力,何冠文,王起新. 现代隧道技术. 2016(02)
[3]不同贯入度对掘进机滚刀破岩效率的影响[J]. 龚秋明,何冠文,赵晓豹,张浩,苗崇通,姚羲和,李晓昭. 现代隧道技术. 2016(01)
[4]围压对TBM滚刀破岩影响规律的线性切割试验研究[J]. 马洪素,龚秋明,王驹,赵晓豹,殷丽君,苗崇通,何冠文. 岩石力学与工程学报. 2016(02)
[5]岩石张拉及剪切破裂声发射震源机制分析[J]. 刘建坡,刘召胜,王少泉,李元辉. 东北大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]不同围压下岩石破坏过程的声发射频率及b值特征[J]. 张黎明,马绍琼,任明远,蒋圣群,王在泉,王金良. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[7]基于消噪处理岩石声发射信号到达时间的识别方法[J]. 鲜晓东,袁双,纪松林. 煤炭学报. 2015(S1)
[8]掘进机刀盘滚刀间距对北山花岗岩破岩效率的影响实验研究[J]. 龚秋明,何冠文,赵晓豹,马洪素,李晓昭,张浩,苗崇通. 岩土工程学报. 2015(01)
[9]滚刀线性侵入试验中岩石破裂模式研究[J]. 姚羲和,赵晓豹,龚秋明,马洪素,李晓昭,唐伟,卢广亮,何冠文. 岩土工程学报. 2014(09)
[10]刀具破岩机制研究现状及发展趋势[J]. 梁正召,王岩,廖志毅,杨岳峰. 水利水电科技进展. 2014(02)
博士论文
[1]集成化声发射信号处理平台的研究[D]. 张平.清华大学 2002
硕士论文
[1]滚刀作用下北山花岗岩裂纹扩展模式研究[D]. 苗崇通.北京工业大学 2015
本文编号：3490711
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