基于颗粒流模型的TBM滚刀破岩过程数值模拟研究

被引：84

作者：

苏利军 ^{[1
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]}

孙金山 ^{[3
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卢文波 ^{[1
]}

机构：

[1] 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点试验室

[2] 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院

[3] 中国地质大学工程学院

来源：

岩土力学 | 2009年 / 30卷 / 09期

基金：

国家杰出青年科学基金;

关键词：

TBM; 滚刀; 破岩机制; 颗粒流法; 数值模拟;

D O I：

10.16285/j.rsm.2009.09.050

中图分类号：

TU63 [石方机械和设备];

学科分类号：

0813 ;

摘要：

为了研究全断面岩石掘进机(TBM)盘型滚刀的破岩机制及其影响因素,采用颗粒流方法建立了岩石与滚刀的二维数值模型,实现了对TBM滚刀破岩过程的模拟。分析表明,滚刀的破岩过程可分为冲击挤压破碎、大量微裂纹生成、张拉性主裂纹扩展3个阶段,证实了滚刀破岩的挤压-张拉破坏理论。在滚刀侵入深度相同的前提下,随着刀圈刃角以及刃宽的增加,滚刀下的压碎区也相应增大,张拉性主裂纹数目增多,滚刀的破岩能力提高;与平刃刀圈相比,楔刃刀圈的"楔块劈裂"作用更加显著,使径向裂纹扩展得更快且更深入岩石内部。TBM滚刀对强度较高或较低岩石的破坏损伤较小,而对中等强度的岩石破坏损伤最为显著。

引用

页码：2823 / 2829

页数：7

共 10 条

[1] 扩底桩的上拔试验及其颗粒流数值模拟 [J].

刘文白 ;

周健 .

岩土力学, 2004, (S2) :201-206

[2] TBM破岩机理及刀圈改形技术研究 [J].

李亮 ;

傅鹤林 .

铁道学报, 2000, (S1) :8-10

[3] 颗粒流方法及PFC2D程序 [J].

周健 ;

池永 ;

池毓蔚 ;

徐建平 .

岩土力学, 2000, (03) :271-274

[4] 研究盘形滚刀破岩机理与提高刀具使用寿命 [J].

林家骐 .

福州大学学报(自然科学版), 1990, (01) :108-113

[5] 掘进机盘形窄刃滚刀 [J].

金国栋 ;

金明法 .

工程机械, 1986, (03) :24-27

[6] 全断面岩石隧道掘进机盘刀破岩机理分析(下) [J].

金国栋 .

电站施工机械, 1981, (04) :21-27

[7] 全断面岩石隧道掘进机盘刀破岩机理分析(上) [J].

金国栋 ;

黄士芳 ;

虞和霁 ;

程凯 ;

陈玉田 ;

史维祥 .

电站施工机械, 1981, (03) :1-9

[8] 盘形滚刀破岩机理的有限元分析 [J].

虞和济 ;

金国栋 ;

苏禾 .

东北工学院学报, 1981, (03) :79-88

[9] Experimental and numerical studies on rock breaking with TBM tools under high stress confinement [J].

Innaurato, N. ;

Oggeri, C. ;

Oreste, P. P. ;

Vinai, R. .

ROCK MECHANICS AND ROCK ENGINEERING, 2007, 40 (05) :429-451

[10]

Numeri-cal modeling of the effects of joint orientation onrock fragmentation by TBM cutters. Q.M.Gong,Jian Zhao,Yu-Yong Jiao. Tunnellingand underground space technology . 2005

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