预切缝辅助TBM滚刀破岩贯入荷载演化规律

基于全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀贯入室内模型试验,研究了3种不同破岩模式(完整岩样破岩、同轨迹破岩和异轨迹破岩)在不同围压条件下高强度花岗岩样贯入荷载演化特征,重点揭示贯入荷载-贯入度特征曲线、峰值荷载、最大跌落幅值变化规律,获取不同破岩模式在不同围压条件下TBM滚刀受力特性。结果表明:1)高围压组贯入荷载-贯入度特征曲线较低围压组先跌落,跌落幅度较小,但其对应的贯入荷载并非峰值荷载,而低围压组初次跌落荷载为峰值荷载,且跌落幅值较大;2)在中高围压10~15 MPa时,峰值荷载及贯入荷载最大跌落幅值均最小,表明此围压范围较利于TBM的掘进;3)低围压条件下选用异轨迹破岩模式较同轨迹破岩模式能更有效地降低TBM滚刀贯入荷载,但同轨迹破岩模式的岩样发生楔裂破坏,其最大跌落幅值最小,更能减少刀具所受冲击荷载,减少刀具磨损。