TBM滚刀贯入过程中泥岩破坏特征试验研究

为研究无侧限和有侧限条件下软岩贯入破坏特征,结合声发射检测技术和电镜扫描试验进行泥岩立方体试样常截面滚刀贯入试验,分析试验过程中荷载-贯入度曲线和声发射参数特征,并对岩石渣块断口进行细观电镜扫描,研究了破坏时细观和宏观裂纹形成过程。试验结果表明,(1)无侧限和有侧限贯入试验中荷载-贯入度曲线在跃进荷载处均出现明显峰值,跃进荷载峰值以后无侧限试样完全破坏,有侧限试样尚未完全破坏;(2)当宏观裂纹产生时无侧限试样声发射参数出现明显峰值,主要源于该宏观裂纹在试样内部的扩展。有侧限试样破坏过程中出现多次声发射参数峰值,对应多条宏观裂纹形成和扩展;(3)常截面滚刀贯入过程中试样内部出现微滑动,剪切破坏现象比较明显,可以认为滚刀贯入过程中泥岩破坏模式以剪切破坏为主。

基于密实核理论的TBM盘形滚刀磨损预测模型研究

CCS(Constant Cross Section)盘形滚刀磨损是影响硬岩隧道掘进工作效率和成本预算的关键问题。根据CCS型滚刀的工作特点和岩石切割破碎原理,分析研究滚刀破碎岩石的复杂应力状态,建立了考虑密实核效应的滚刀破岩机理。通过推导密实核长度的理论解析式,获得了基于塑性去除磨粒磨损机制的滚刀磨损量与法向荷载之间的数学关系式,进而提出了滚刀磨损速率及切削寿命预测模型。基于此,分析计算了深圳地铁12号线某区间共757环的正面滚刀实测磨损数据,发现预测值与实测值的相对差异率值均小于10%,验证了预测模型的有效性。此外,通过与现有滚刀磨损预测模型对比分析,结果表明本文提出的预测模型计算结果更接近于现场实测值,说明了滚刀磨损速率和切削寿命指标可作为评价滚刀磨损特性的可靠指标,为TBM工程现场刀具更换方案设计提供更为合理可行的理论依据。

复合地层不同岩石强度下滚刀贯入试验研究

复合地层对滚刀的破岩效率及掘进参数有较大影响。文章针对济南市轨道交通R1线一标段复合地层盾构区间,开展了不同强度试件滚刀贯入力学试验,研究了不同贯入速率对滚刀破岩的影响。结果表明:岩石强度越大,抗侵入系数越大,脆性破坏越明显,滚刀受到的冲击荷载就越大;贯入速率对滚刀破岩的影响与岩石强度的类似,但跃进点贯入荷载、荷载跌落值和临界贯入度都与贯入速率呈对数函数关系;滚刀破岩过程可以划分为压密阶段、密实核形成和发展阶段、裂纹贯通失稳阶段和残余强度阶段。

钻井中的活塞效应问题及解决途径

本文分析了钻井法凿井中所出现的钻井活塞效应问题及带来的危害．提出了解决钻井活塞效应的方向和途径。

常截面滚刀贯入试验中岩石破坏行为分析

为研究滚刀贯入过程中不同强度岩石的破坏行为,采用泥岩、花岗岩、砂岩和水泥砂浆制作立方体试样,结合岩石贯入试验加载系统和声发射监测系统,进行无侧向约束条件和有侧向约束条件下TBM常截面盘形滚刀贯入试验,获得完整荷载–贯入度曲线和声发射参数信息,分析不同岩石试样的破坏过程、破坏类型和破坏模式。结果表明:(1)软岩试样荷载–贯入度曲线跌落现象不明显,呈现延性破坏特征,而硬岩试样荷载–贯入度曲线跌落现象显著,具有脆性断裂特征。(2)无侧向约束条件下试样破坏类型属于劈裂破坏模式,有侧向约束条件下试样破坏过程由中间劈裂裂纹和侧向裂纹共同控制。(3)声发射参数曲线和荷载–贯入度曲线之间具有良好的对应关系,可以反映贯入过程中岩石试样内部损伤劣化和宏观裂纹形成过程。(4)类岩石材料滚刀贯入试验在一定程度上有助于更好地理解岩石贯入破坏过程和破坏模式,但类岩石材料与自然岩石材料在强度和变形性质上并不能完全吻合,因此相似材料模拟试验的结果需要进一步的验证。