復(fù)合地層TBM破巖過程滾刀磨損機(jī)理及掘進(jìn)效率研究.pdf

1、隨著我國大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)的展開，所需建設(shè)和在建的隧道越來越多，而TBM能夠以更快的速度和更高的質(zhì)量以及更低的成本完成對隧道的開挖，因此，TBM的應(yīng)用將越來越廣泛且會(huì)不可避免的面臨復(fù)合地層掘進(jìn)問題。在TBM開挖隧道的過程中，掘進(jìn)機(jī)前端的刀盤所處的工作環(huán)境十分復(fù)雜，尤其是在復(fù)合地層中掘進(jìn)時(shí)，滾刀破巖過程中滾刀對刀盤的作用力直接影響著掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的方向，而在不同的地質(zhì)條件和施工參數(shù)下盤形滾刀破碎巖石的效果又不一樣，且滾刀的磨損情況十分嚴(yán)重，在復(fù)合

2、地層中還會(huì)出現(xiàn)滾刀偏磨的現(xiàn)象，直接影響著施工的進(jìn)度和成本。因此，對TBM盤形滾刀破巖機(jī)理及磨損情況進(jìn)行研究就變得十分重要。本文綜合采用理論分析及數(shù)值模擬方法對這一問題進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下：
　?、倩趯ΡP形滾刀磨損因素的分析，介紹了包含滾刀結(jié)構(gòu)參數(shù)和掘進(jìn)參數(shù)的定量預(yù)估滾刀磨損量的方法，并且對滾刀在復(fù)合地層條件下發(fā)生偏磨的條件和滾刀偏磨的磨損量進(jìn)行了分析，得到了滾刀正常磨損量與滾刀偏磨量的預(yù)估方法。
　?、谕ㄟ^對盤形滾刀破巖

3、運(yùn)動(dòng)的分析，在單點(diǎn)雙角度變量理論的基礎(chǔ)上，建立了TBM盤形滾刀破巖三維力學(xué)模型，并進(jìn)行了相應(yīng)的研究，推導(dǎo)出了盤形滾刀垂直力、滾動(dòng)力和側(cè)向力的數(shù)值模型，且結(jié)合了已有理論模型對其進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。
　?、蹖⒈P形滾刀三維破巖力學(xué)模型應(yīng)用到復(fù)合地層中，并對復(fù)合地層條件下的滾刀破巖力和滾刀破巖時(shí)的巖體應(yīng)力場進(jìn)行討論和分析，得到了滾刀作用下巖石的破壞區(qū)域和損傷區(qū)域，通過研究發(fā)現(xiàn)巖石損傷區(qū)域是不對稱的且損傷區(qū)域被劃分為兩部分：左損傷域和右損傷域