湖南大学学报（自然科学版）
湖南大學學報（自然科學版）
호남대학학보（자연과학판）
JOURNAL OF HUNAN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES EDITION)
2015年
4期
40-47
,共8页
张桂菊%谭青%夏毅敏%李建芳%劳同炳%张晋浩
張桂菊%譚青%夏毅敏%李建芳%勞同炳%張晉浩
장계국%담청%하의민%리건방%로동병%장진호
TBM%盘形滚刀%岩石温度%刀间距%贯入度%颗粒流
TBM%盤形滾刀%巖石溫度%刀間距%貫入度%顆粒流
TBM%반형곤도%암석온도%도간거%관입도%과립류
TBM%disc cutter%rock temperature%cutter space%penetration depth%particle flow code(PFC)
为了研究在岩石温度变化条件下盘形滚刀掘进参数对破岩特性的影响,以颗粒流理论为平台,从细观角度上建立了基于岩石温度变化的盘形滚刀热力学破岩数学模型,模拟了不同工况下岩石裂纹生成、扩展和岩渣形成的全过程,并对掘进参数对破岩特性的影响规律进行了研究,从细观角度解释了不同岩石温度下滚刀的破岩机制.利用直线式TBM滚刀破岩实验台,通过实验验证在岩石温度变化条件下掘进参数对滚刀破岩的影响规律是否与数值模拟有较好的一致性.研究结果表明:1)岩石温度升高,降低了岩石硬度、强度等力学性质,破岩时裂纹数增多且微裂纹迅速扩展,降低了滚刀破岩载荷,提高了破岩效率;2)低贯入度时,岩石不容易被侵入破碎;随着岩石温度的升高,岩石越来越容易挤压破裂;随着贯入度增加,失效区域进一步扩大,破岩效率提高;3)滚刀之间的协同作用随刀间距的增加而减弱,最优刀间距随岩石温度的升高而增加,随贯入度的增大而增加;4)提高岩石温度能增强滚刀之间的协同作用,提高破岩效率.
為瞭研究在巖石溫度變化條件下盤形滾刀掘進參數對破巖特性的影響,以顆粒流理論為平檯,從細觀角度上建立瞭基于巖石溫度變化的盤形滾刀熱力學破巖數學模型,模擬瞭不同工況下巖石裂紋生成、擴展和巖渣形成的全過程,併對掘進參數對破巖特性的影響規律進行瞭研究,從細觀角度解釋瞭不同巖石溫度下滾刀的破巖機製.利用直線式TBM滾刀破巖實驗檯,通過實驗驗證在巖石溫度變化條件下掘進參數對滾刀破巖的影響規律是否與數值模擬有較好的一緻性.研究結果錶明:1)巖石溫度升高,降低瞭巖石硬度、彊度等力學性質,破巖時裂紋數增多且微裂紋迅速擴展,降低瞭滾刀破巖載荷,提高瞭破巖效率;2)低貫入度時,巖石不容易被侵入破碎;隨著巖石溫度的升高,巖石越來越容易擠壓破裂;隨著貫入度增加,失效區域進一步擴大,破巖效率提高;3)滾刀之間的協同作用隨刀間距的增加而減弱,最優刀間距隨巖石溫度的升高而增加,隨貫入度的增大而增加;4)提高巖石溫度能增彊滾刀之間的協同作用,提高破巖效率.
위료연구재암석온도변화조건하반형곤도굴진삼수대파암특성적영향,이과립류이론위평태,종세관각도상건립료기우암석온도변화적반형곤도열역학파암수학모형,모의료불동공황하암석렬문생성、확전화암사형성적전과정,병대굴진삼수대파암특성적영향규률진행료연구,종세관각도해석료불동암석온도하곤도적파암궤제.이용직선식TBM곤도파암실험태,통과실험험증재암석온도변화조건하굴진삼수대곤도파암적영향규률시부여수치모의유교호적일치성.연구결과표명:1)암석온도승고,강저료암석경도、강도등역학성질,파암시렬문수증다차미렬문신속확전,강저료곤도파암재하,제고료파암효솔;2)저관입도시,암석불용역피침입파쇄;수착암석온도적승고,암석월래월용역제압파렬;수착관입도증가,실효구역진일보확대,파암효솔제고;3)곤도지간적협동작용수도간거적증가이감약,최우도간거수암석온도적승고이증가,수관입도적증대이증가;4)제고암석온도능증강곤도지간적협동작용,제고파암효솔.
