復合地層TBM破巖過程滾刀磨損機理及掘進效率研究.pdf

1、隨著我國大規(guī)?；A(chǔ)建設的展開，所需建設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的應用將越來越廣泛且會不可避免的面臨復合地層掘進問題。在TBM開挖隧道的過程中，掘進機前端的刀盤所處的工作環(huán)境十分復雜，尤其是在復合地層中掘進時，滾刀破巖過程中滾刀對刀盤的作用力直接影響著掘進機掘進的方向，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重，在復合

2、地層中還會出現(xiàn)滾刀偏磨的現(xiàn)象，直接影響著施工的進度和成本。因此，對TBM盤形滾刀破巖機理及磨損情況進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)和掘進參數(shù)的定量預估滾刀磨損量的方法，并且對滾刀在復合地層條件下發(fā)生偏磨的條件和滾刀偏磨的磨損量進行了分析，得到了滾刀正常磨損量與滾刀偏磨量的預估方法。
　?、谕ㄟ^對盤形滾刀破巖

3、運動的分析，在單點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模型，并進行了相應的研究，推導出了盤形滾刀垂直力、滾動力和側(cè)向力的數(shù)值模型，且結(jié)合了已有理論模型對其進行了可行性驗證。
　?、蹖⒈P形滾刀三維破巖力學模型應用到復合地層中，并對復合地層條件下的滾刀破巖力和滾刀破巖時的巖體應力場進行討論和分析，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