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TBM滚刀破岩机理与影响因素数值模拟研究

发布时间:2018-11-26 15:29
【摘要】:为研究全断面岩石掘进机(TBM)滚刀破岩机理与破岩效果影响因素,采用颗粒流程序(PFC)建立滚刀破岩模型,通过单轴压缩与巴西劈裂试验结果,标定PFC程序参数,模拟滚刀破岩过程并对岩石强度、围压等破岩效果影响进行研究分析。结果表明:滚刀破岩历经前期压密、中期挤压剪切、后期挤压张拉破坏的组合破岩模式,整个破岩过程中滚刀出现反复加-卸荷交替及跃进破岩现象。岩石强度过高难以产生径向裂纹、强度过低侧向裂纹扩展不明显,破岩效果均不佳,TBM滚刀只对于中等强度范围内岩石较为合适。围压影响裂纹生成与扩展,较高时将抑制径向裂纹发育,降低破岩整体效果。研究成果可为TBM选型及滚刀设计提供一定参考。
[Abstract]:In order to study the rock breaking mechanism of (TBM) hob and the influencing factors of rock breaking effect, the rock breaking model of hob is established by particle flow program (PFC), and the parameters of PFC program are calibrated by uniaxial compression and Brazilian splitting test results. The rock breaking process of hob is simulated and the influence of rock strength and confining pressure on rock breaking effect is studied and analyzed. The results show that the combined rock breaking model of rock breaking with hob rock is compacted in the early stage, squeezed in the middle stage, and broken by tension in the later stage. The phenomenon of repeated loading and unloading alternately and leaping to break the rock appears in the whole process of rock breaking. If the strength of rock is too high it is difficult to produce radial crack. The lateral crack propagation is not obvious and the rock breaking effect is not good. The TBM hob is only suitable for rock in the range of medium strength. The confining pressure affects the formation and propagation of cracks, and when higher, the radial crack development will be restrained, and the overall effect of rock breaking will be reduced. The research results can provide some reference for TBM selection and hob design.
【作者单位】: 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室;北京城建设计发展集团股份有限公司;
【基金】:国家自然科学基金项目(51609266) 国家重点研发计划课题(2016YFC0401804) 国家重点基础研究发展计划项目(2013CB035401) 中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项项目(GE0145B452016,GE0145B822017)
【分类号】:TV53;TV554

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本文编号:2358944

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