基于磨粒磨损机理的全断面隧道掘进机滚刀寿命预测

刀具磨损对全断面隧道掘进机(TBM)施工效率产生了极大的负面影响,为了准确预测滚刀的寿命,以磨粒磨损机理为基础建立了可以预测TBM滚刀(正面滚刀)寿命的数学模型,即TBM正面滚刀寿命预测模型。通过深圳地铁6号线民乐停车场出入线区间正面滚刀磨损现场监测数据对模型进行了验证。得到结论:以磨粒磨损机理为基础建立的滚刀磨损预测模型准确率较高,可以准确反映滚刀磨损的实际情况;该模型可以有效预测TBM滚刀在不同安装半径下的最大掘进距离,为换刀过程提供了理论支持;建立了安装半径、线磨损速率以及贯入度与TBM滚刀寿命之间的函数关系,以定量的形式表示出滚刀寿命与前三者之间的关系,但该模型只可以预测正常磨损状态下正面滚刀的寿命,对于核心滚刀和边缘滚刀还需分别考虑偏磨和二次磨损的影响。

TBM滚刀破岩动态特性与最优刀间距研究

在对实际工况合理简化的基础上,从岩土细观角度出发,采用颗粒离散元法建立滚刀侵入岩体的二维模拟模型,研究双滚刀作用下岩体的动态响应机制,找出滚刀侵入过程中岩体裂纹、贯入度以及切削力三者的关系。在此基础上,通过数值模拟对常见切深下滚刀最优刀间距问题进行分析,得到不同切深下比能耗与刀间距的规律,并通过试验对双滚刀破岩过程中岩体动态特性以及最优刀间距问题进行验证,最后以工程实例验证研究结论。研究表明:仿真过程中,切削力随贯入度的变化与岩体的跃进破碎特性相一致,岩体破坏服从格里菲斯理论;较小切深下岩体为剪切破坏,较大切深下岩体发生拉应力破坏;切深为10 mm时比能耗有明显拐点,此时刀间距为100 mm;切深为6 mm时,60 mm刀间距下比能耗最小;切深小于2 mm时,实际工况下岩体不能产生贯穿裂纹。

TBM盘形滚刀的质量控制及其检测维修技术

文章在消化引进技术的基础上,对盘形滚刀的损坏规律进行了深入的分析,对如何提高盘形滚刀的寿命、降低刀具消耗进行了深入的研究,实践中取得了很好的成果,提高了掘进速度,降低了掘进成本,形成了技术经济性能优良的盘形滚刀检测维修技术。其研究成果可供TBM施工单位参考。