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基于新表面理论的TBM破岩效率评价指标
被引量:
2
1
作者
闫长斌
李高留
+4 位作者
陈健
李严
杨延栋
杨风威
杨继华
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期1153-1164,共12页
岩碴是岩-机作用的直接产物,也是评价隧道掘进机(TBM)破岩效率和优化TBM掘进参数的有效指标。依托兰州水源地建设工程和龙岩万安溪引水工程,开展不同岩性条件下TBM岩碴筛分试验,得到了岩碴粒径分布规律。基于新表面理论,从滚刀破岩能量...
岩碴是岩-机作用的直接产物,也是评价隧道掘进机(TBM)破岩效率和优化TBM掘进参数的有效指标。依托兰州水源地建设工程和龙岩万安溪引水工程,开展不同岩性条件下TBM岩碴筛分试验,得到了岩碴粒径分布规律。基于新表面理论,从滚刀破岩能量转化角度出发,提出了一种新的TBM破岩效率评价指标。基于岩碴粒径分布规律和TBM掘进参数统计,探讨了新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数之间的关系,指出了新表面理论指标在反映岩碴破碎程度和评价TBM破岩效率方面的优势。对新表面理论指标与TBM掘进推力以及刀间距s与贯入度p的比值进行回归分析,得到了硬岩(围岩等级为Ⅱ级)和软岩(围岩等级为III级)掘进条件下的TBM最优掘进推力和s/p取值区间。研究表明:(1)新表面理论指标符合岩石破碎学原理,可准确评价TBM破岩效率。岩碴越是破碎,新表面理论指标越大,掘进能耗越高,此时TBM破岩效率相对较低。(2)新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数均具有良好的线性相关关系。岩碴越是破碎,破碎单位体积岩石的能量消耗越大,新表面理论指标越大,对应的粗糙度指数越小。软岩掘进条件下TBM掘进比能低于硬岩,而岩碴破碎程度高于硬岩。(3)新表面理论指标随着TBM掘进推力和s/p的增加先减小后增大,在硬岩和软岩条件下,当TBM最优掘进推力区间和s/p区间分别为7 400~7 700 kN、13.9~14.4和1 000~1 500 kN、8.0~8.5时,新表面理论指标较小,TBM破岩效率较高。
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关键词
隧道掘进机(TBM)
岩碴
能量转化
新表面理论
粗糙
度
指数
比能
掘进推力
刀
间距与
贯
入
度
的比值
(
s/
p
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职称材料
题名
基于新表面理论的TBM破岩效率评价指标
被引量:
2
1
作者
闫长斌
李高留
陈健
李严
杨延栋
杨风威
杨继华
机构
郑州大学水利与土木工程学院
中国铁建水下隧道工程实验室
中铁隧道局集团盾构及掘进技术国家重点实验室
黄河勘测规划设计研究院有限公司
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期1153-1164,共12页
基金
国家自然科学基金(No.41972270,No.U1504523)
水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)研究基金(No.2022-SYSJJ-06)
盾构及掘进技术国家重点实验室开放课题(No.SKLST–2019–K06)。
文摘
岩碴是岩-机作用的直接产物,也是评价隧道掘进机(TBM)破岩效率和优化TBM掘进参数的有效指标。依托兰州水源地建设工程和龙岩万安溪引水工程,开展不同岩性条件下TBM岩碴筛分试验,得到了岩碴粒径分布规律。基于新表面理论,从滚刀破岩能量转化角度出发,提出了一种新的TBM破岩效率评价指标。基于岩碴粒径分布规律和TBM掘进参数统计,探讨了新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数之间的关系,指出了新表面理论指标在反映岩碴破碎程度和评价TBM破岩效率方面的优势。对新表面理论指标与TBM掘进推力以及刀间距s与贯入度p的比值进行回归分析,得到了硬岩(围岩等级为Ⅱ级)和软岩(围岩等级为III级)掘进条件下的TBM最优掘进推力和s/p取值区间。研究表明:(1)新表面理论指标符合岩石破碎学原理,可准确评价TBM破岩效率。岩碴越是破碎,新表面理论指标越大,掘进能耗越高,此时TBM破岩效率相对较低。(2)新表面理论指标与比能、岩碴粗糙度指数均具有良好的线性相关关系。岩碴越是破碎,破碎单位体积岩石的能量消耗越大,新表面理论指标越大,对应的粗糙度指数越小。软岩掘进条件下TBM掘进比能低于硬岩,而岩碴破碎程度高于硬岩。(3)新表面理论指标随着TBM掘进推力和s/p的增加先减小后增大,在硬岩和软岩条件下,当TBM最优掘进推力区间和s/p区间分别为7 400~7 700 kN、13.9~14.4和1 000~1 500 kN、8.0~8.5时,新表面理论指标较小,TBM破岩效率较高。
关键词
隧道掘进机(TBM)
岩碴
能量转化
新表面理论
粗糙
度
指数
比能
掘进推力
刀
间距与
贯
入
度
的比值
(
s/
p
)
Keywords
tunnel boring machine(TBM)
rock chi
p
s
energy conver
s
ion
newly added
s
urface
s
theory
coar
s
ene
s
s
index
s
p
ecific energy
tunneling thru
s
t
the ratio of di
s
c cutter
s
p
acing to
p
enetration(
s/
p
)
分类号
TV672.1 [水利工程—水利水电工程]
U455.43 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于新表面理论的TBM破岩效率评价指标
闫长斌
李高留
陈健
李严
杨延栋
杨风威
杨继华
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
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职称材料
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