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Design Theory of Full Face Rock Tunnel Boring Machine Transition Cutter Edge Angle and Its Application 被引量:25
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作者 ZHANG Zhaohuang MENG Liang SUN Fei 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第3期541-546,共6页
At present, the inner cutters of a full face rock tunnel boring machine (TBM) and transition cutter edge angles are designed on the basis of indentation test or linear grooving test. The inner and outer edge angles of... At present, the inner cutters of a full face rock tunnel boring machine (TBM) and transition cutter edge angles are designed on the basis of indentation test or linear grooving test. The inner and outer edge angles of disc cutters are characterized as symmetric to each other with respect to the cutter edge plane. This design has some practical defects, such as severe eccentric wear and tipping, etc. In this paper, the current design theory of disc cutter edge angle is analyzed, and the characteristics of the rock-breaking movement of disc cutters are studied. The researching results show that the rotational motion of disc cutters with the cutterhead gives rise to the difference between the interactions of inner rock and outer rock with the contact area of disc cutters, with shearing and extrusion on the inner rock and attrition on the outer rock. The wear of disc cutters at the contact area is unbalanced, among which the wear in the largest normal stress area is most apparent. Therefore, a three-dimensional model theory of rock breaking and an edge angle design theory of transition disc cutter are proposed to overcome the flaws of the currently used TBM cutter heads, such as short life span, camber wearing, tipping. And a corresponding equation is established. With reference to a specific construction case, the edge angle of the transition disc cutter has been designed based on the theory. The application of TBM in some practical project proves that the theory has obvious advantages in enhancing disc cutter life, decreasing replacement frequency, and making economic benefits. The proposed research provides a theoretical basis for the design of TBM three-dimensional disc cutters whose rock-breaking operation time can be effectively increased. 展开更多
关键词 disc cutter three-dimensional mode edge angle full face rock tunnel boring machine (TBM) flat-face cutterhead
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Wear Analysis of Disc Cutters of Full Face Rock Tunnel Boring Machine 被引量:19
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作者 ZHANG Zhaohuang MENG Liang SUN Fei 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第6期1294-1300,共7页
Wear is a major factor of disc cutters’ failure. No current theory offers a standard for the prediction of disc cutter wear yet. In the field the wear prediction method commonly used is based on the excavation length... Wear is a major factor of disc cutters’ failure. No current theory offers a standard for the prediction of disc cutter wear yet. In the field the wear prediction method commonly used is based on the excavation length of tunnel boring machine(TBM) to predict the disc cutter wear and its wear law, considering the location number of each disc cutter on the cutterhead(radius for installation); in theory, there is a prediction method of using arc wear coefficient. However, the preceding two methods have their own errors, with their accuracy being 40% or so and largely relying on the technicians’ experience. Therefore, radial wear coefficient, axial wear coefficient and trajectory wear coefficient are defined on the basis of the operating characteristics of TBM. With reference to the installation and characteristics of disc cutters, those coefficients are modified according to penetration, which gives rise to the presentation of comprehensive axial wear coefficient, comprehensive radial wear coefficient and comprehensive trajectory wear coefficient. Calculation and determination of wear coefficients are made with consideration of data from a segment of TBM project(excavation length 173 m). The resulting wear coefficient values, after modification, are adopted to predict the disc cutter wear in the follow-up segment of the TBM project(excavation length of 5621 m). The prediction results show that the disc cutter wear predicted with comprehensive radial wear coefficient and comprehensive trajectory wear coefficient are not only accurate(accuracy 16.12%) but also highly congruous, whereas there is a larger deviation in the prediction with comprehensive axial wear coefficient(accuracy 41%, which is in agreement with the prediction of disc cutters’ life in the field). This paper puts forth a new method concerning prediction of life span and wear of TBM disc cutters as well as timing for replacing disc cutters. 展开更多
关键词 full face rock tunnel boring machine disc cutter radial wear coefficient axial wear coefficient trajectory wear coefficient
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Theoretical prediction of wear of disc cutters in tunnel boring machine and its application 被引量:8
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作者 Zhaohuang Zhang Muhammad Aqeel +1 位作者 Cong Li Fei Sun 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2019年第1期111-120,共10页
Predicting the cutter consumption and the exact time to replace the worn-out cutters in tunneling projects constructed with tunnel boring machine(TBM) is always a challenging issue. In this paper, we focus on the anal... Predicting the cutter consumption and the exact time to replace the worn-out cutters in tunneling projects constructed with tunnel boring machine(TBM) is always a challenging issue. In this paper, we focus on the analyses of cutter motion in the rock breaking process and trajectory of rock breaking point on the cutter edge in rocks. The analytical expressions of the length of face along which the breaking point moves and the length of spiral trajectory of the maximum penetration point are derived. Through observation of rock breaking process of disc cutters as well as analysis of disc rock interaction, the following concepts are proposed: the arc length theory of predicting wear extent of inner and center cutters, and the spiral theory of predicting wear extent of gage and transition cutters. Data obtained from5621 m-long Qinling tunnel reveal that among 39 disc cutters, the relative errors between cumulatively predicted and measured wear values for nine cutters are larger than 20%, while approximately 76.9% of total cutters have the relative errors less than 20%. The proposed method could offer a new attempt to predict the disc cutter's wear extent and changing time. 展开更多
关键词 Full-face rock tunnel boring machine(TBM) DISC CUTTER WEAR prediction
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一种高效的刀盘掘进过程数值模拟算法
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作者 张佳琦 苏翠侠 +2 位作者 刘浩飞 张茜 蔡宗熙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1306-1316,共11页
从岩土单元网格划分和接触对搜索过程两方面入手,提出一种高效的盾构刀盘掘进过程数值模拟算法。引入六结点三棱柱单元,该单元边长比接近于1,且每一个面上的内角近似相等,相比于传统六面体单元,计算效率更高,据此建立一种高效的岩土有... 从岩土单元网格划分和接触对搜索过程两方面入手,提出一种高效的盾构刀盘掘进过程数值模拟算法。引入六结点三棱柱单元,该单元边长比接近于1,且每一个面上的内角近似相等,相比于传统六面体单元,计算效率更高,据此建立一种高效的岩土有限元模型,并通过圆柱体单轴压缩数值模拟实验验证了模型的可靠性和高效性。根据盾构刀盘的掘进行为特点,直接得到可能发生接触的岩土网格结点,相比于传统的全局搜索,更加省时,优化了接触对搜索过程,从而提出了一种新颖高效的搜索算法,并通过自编软件开展单刀破岩过程数值模拟,验证了搜索算法的可靠性和高效性。基于自编软件和上述两种策略,使用单核CPU实现了实际工程中使用的复合盾构刀盘掘进全过程的直接数值模拟,得到了掘进后的岩土掌子面形貌和刀盘刀具的法向力载荷时程曲线及分布规律,并通过与商业软件仿真结果和文献得到的刀盘刀具法向力均值对比验证了自编软件的可靠性。 展开更多
关键词 全断面隧道掘进机 刀盘 掘进过程 接触 有限元模型
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全断面隧道掘进机主轴承受力分析及不拆解状况下的检测方法
5
作者 靳海宽 刘凤凡 《中国高新科技》 2024年第8期75-77,80,共4页
文章主要分析了全断面隧道掘进机主轴承三列滚子的结构形式及不同工况下受力状况。并通过计算分析,阐明了全断面TBM主轴承三列滚子的磨损情况与主轴承寿命的相互关系。为隧道工程项目提出了一套具有参考价值的主轴承定期磨损检测方案。
关键词 全断面隧道掘进机 主轴承 不拆机 轴承检测 轴承寿命 轴承磨损
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TBM的滚刀布置优化设计研究 被引量:19
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作者 苏鹏程 王宛山 +1 位作者 霍军周 李震 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期877-881,共5页
滚刀在刀盘上的布置问题是全断面岩石掘进机(TBM)设计的核心内容.基于刀盘的受力需满足空间力系平衡的原则,建立了非线性多目标滚刀布置模型.提出了利用协同进化算法优化滚刀布置的方法.以引洮隧道掘进机滚刀布置实例对所建立的模型和... 滚刀在刀盘上的布置问题是全断面岩石掘进机(TBM)设计的核心内容.基于刀盘的受力需满足空间力系平衡的原则,建立了非线性多目标滚刀布置模型.提出了利用协同进化算法优化滚刀布置的方法.以引洮隧道掘进机滚刀布置实例对所建立的模型和所采用的优化算法进行了验证.在多种岩石边界条件下,与原TBM滚刀布置方案进行了对比分析.结果表明,采用本文方法获取的滚刀布置方案具有更小的倾覆力矩和不平衡力,证明了该模型及所用的优化算法是可行的、有效的. 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机(TBM) 滚刀布置 刀盘结构 岩石边界
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TBM水平支撑不同接触面积下的围岩稳定性分析 被引量:9
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作者 孙伟 凌静秀 +3 位作者 霍军周 邓立营 巫思荣 党军锋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期899-906,共8页
针对全断面岩石掘进水平支撑在不稳定地质条件下,易出现支撑不稳、刀盘下沉等问题,基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真平台,以II类和V类围岩为研究对象,建立支撑靴在脉动载荷作用下撑紧围岩的数值仿真模型.提取了围岩的等效应力、支撑反力变... 针对全断面岩石掘进水平支撑在不稳定地质条件下,易出现支撑不稳、刀盘下沉等问题,基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真平台,以II类和V类围岩为研究对象,建立支撑靴在脉动载荷作用下撑紧围岩的数值仿真模型.提取了围岩的等效应力、支撑反力变化规律及材料失效质量.研究结果表明:水平支撑基本能够适应II类围岩,而在V类围岩中容易出现失稳,随着接触面积的下降,支撑力出现具有明显的阶跃性质,失稳时刻也逐渐提前,反映出水平支撑对软弱围岩的不适应,为支撑靴的结构设计和地质适应性提供参考依据. 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 水平支撑 支撑靴 围岩 稳定性分析 接触面积
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全断面岩石隧道掘进机(TBM)施工超前处置技术综述与思考 被引量:22
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作者 齐梦学 杨国清 曾绍毅 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第9期1555-1564,共10页
TBM施工过程中遭遇的复杂地质条件越来越多,超前处置是减少和避免复杂地质条件下TBM施工过程中频繁卡机最可靠的途径。为此,结合TBM施工实践,从3个方面总结10项现有处置技术,用来应对破碎、软弱、富水、完整硬岩、岩爆等地质问题,分别为... TBM施工过程中遭遇的复杂地质条件越来越多,超前处置是减少和避免复杂地质条件下TBM施工过程中频繁卡机最可靠的途径。为此,结合TBM施工实践,从3个方面总结10项现有处置技术,用来应对破碎、软弱、富水、完整硬岩、岩爆等地质问题,分别为:1)在掌子面或掌子面前方施作的掌子面超前处置技术,包含刀盘清理脱困、掌子面超前注浆、地表注浆和人造节理4项措施;2)在护盾尾部或护盾后方施作的后置式超前处置技术,包含超前注浆、超前小导管加固和超前管棚加固3项措施;3)从适当位置施作的导洞法超前处置技术,包含小导洞法、迂回导洞法和超前导洞应力释放法3项措施。针对TBM施工超前处置,提出5个方面的思考和建议:1)减少TBM在不适宜地质洞段的施工占比;2)提高TBM工法的地质适应性;3)提高超前地质预报的准确性和及时性;4)动态设计,合理决策;5)健全规范、标准、定额等管理体系,促进TBM科学应用与推广。 展开更多
关键词 全断面岩石隧道掘进机(TBM) 掌子面超前处置 后置式超前处置 前置式超前处置 导洞法
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典型TBM刀盘力学性能分析与对比 被引量:15
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作者 夏毅敏 吴才章 +2 位作者 兰浩 毛晴松 丛国强 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1136-1142,共7页
为了对比不同典型全断面岩石掘进机(TBM)刀盘的力学性能,对刀盘倾覆力矩计算模型进行了修正。在理想工况、上软下硬地质和部分刀具磨损3种工况下,计算得到刀盘倾覆力矩的分布情况,并采用有限元法模拟得到刀盘掘进过程中应力分布规律。... 为了对比不同典型全断面岩石掘进机(TBM)刀盘的力学性能,对刀盘倾覆力矩计算模型进行了修正。在理想工况、上软下硬地质和部分刀具磨损3种工况下,计算得到刀盘倾覆力矩的分布情况,并采用有限元法模拟得到刀盘掘进过程中应力分布规律。结果表明:刀盘的径向载荷远小于刀盘倾覆力矩,倾覆力矩对刀盘性能的影响远大于径向载荷;刀盘正面滚刀受载产生的倾覆力矩最大,其次是边缘滚刀,中心滚刀受载产生的倾覆力矩最小;在刀具磨损工况下,A刀盘总倾覆力矩在2 800 k N·m以上,比理想工况下要大7%;星形布局刀盘B的倾覆力矩比螺旋线布局刀盘A小,其力学性能和强度特性优于螺旋线布局刀盘。 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 刀盘 倾覆力矩 径向载荷 刀盘应力 刀盘变形 力学性能
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TBM盘形滚刀受力分析 被引量:29
10
作者 李辉 王树林 汪加科 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2012年第3期193-197,共5页
研究盘形滚刀的受力状况可以改善滚刀的设计,提高其使用寿命。文章通过ABAQUS分析软件建立了盘形滚刀切割岩石的有限元模型,并进行了动态模拟和动力学分析;模拟结果很好地解释了TBM掘进过程中,液压千斤顶需要不断地增加压力才能保... 研究盘形滚刀的受力状况可以改善滚刀的设计,提高其使用寿命。文章通过ABAQUS分析软件建立了盘形滚刀切割岩石的有限元模型,并进行了动态模拟和动力学分析;模拟结果很好地解释了TBM掘进过程中,液压千斤顶需要不断地增加压力才能保持掘进速度的现象,并且验证了盘形滚刀最大瞬时接触力值为接触力平均值的2~3倍,同时发现ABAQUS可以很好地模拟出岩石被切割时出现岩碴飞溅的现象;研究结果为盾构机盘形滚刀刀具的设计及研究其寿命提供了一些理论依据。 展开更多
关键词 ABAQUS 盘形滚刀 全断面岩石掘进机 有限元模型
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盘形滚刀刀间距对岩石跃进破碎参数的影响 被引量:31
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作者 纪昌明 张照煌 叶定海 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2008年第2期255-263,共9页
正确确定岩石的性能参数是全断面岩石掘进机使用及高性能全断面岩石掘进机研制的理论基础.通过盘形滚刀不同刀间距的压痕试验,研究了不同岩石上刀间距对盘形滚刀跃进破碎参数的影响,从而发现,盘形滚刀与北京昌平花岗岩相互作用时,岩石... 正确确定岩石的性能参数是全断面岩石掘进机使用及高性能全断面岩石掘进机研制的理论基础.通过盘形滚刀不同刀间距的压痕试验,研究了不同岩石上刀间距对盘形滚刀跃进破碎参数的影响,从而发现,盘形滚刀与北京昌平花岗岩相互作用时,岩石发生第一次、第二次和第三次跃进破碎时盘形滚刀切深与刀间距高度线性相关,只在第一次跃进破碎时,盘形滚刀推力与刀间距高度线性相关;盘形滚刀与北京顺义大理岩相互作用时,岩石发生第一次跃进破碎时的跃进量与刀间距高度线性相关;盘形滚刀与山东掖县大理岩相互作用时,岩石发生第一次、第三次跃进破碎时,盘形滚刀推力不仅与刀间距高度线性相关,盘形滚刀跃进量与刀间距也高度线性相关. 展开更多
关键词 盘形滚刀 跃进破碎 参数 试件 全断面岩石掘进机
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全断面硬岩TBM滚刀磨损关键技术分析 被引量:13
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作者 张珂 王贺 +1 位作者 吴玉厚 赵凯军 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第2期351-354,共4页
目的研究全断面硬岩掘进机(TBM)刀盘上滚刀的相关关键技术,分析破岩机理及滚刀的磨损问题.方法以双护盾TBM刀盘为研究对象,将岩石的硬脆特性与压痕断裂力学相结合,确定破岩机理及影响滚刀磨损的因素.确定滚刀布置原则、运动特性、破岩... 目的研究全断面硬岩掘进机(TBM)刀盘上滚刀的相关关键技术,分析破岩机理及滚刀的磨损问题.方法以双护盾TBM刀盘为研究对象,将岩石的硬脆特性与压痕断裂力学相结合,确定破岩机理及影响滚刀磨损的因素.确定滚刀布置原则、运动特性、破岩机理和滚刀磨损形式及其主要影响因素.结果结果表明,TBM刀盘设计制造要满足耐磨性的要求,滚刀布置要符合空间力系平衡,刀具高度应一致,高度差不应大于15 mm,防止刀盘滚刀会发生大面积磨损.除常规的检测刀具磨损外还要注重掘进过程中的参数观测,一旦发生特殊情况,应及时检测及更换刀具,防止其他刀具也受到损坏.结论刀盘设计要符合耐磨性要求,同时应增强对常规磨损参数检测和掘进参数的观测,控制滚刀磨损量,优化TBM掘进参数,防止大面积刀具磨损发生. 展开更多
关键词 全断面硬岩掘进机 滚刀 磨损 TBM刀盘
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TBM刀盘支撑筋结构设计及静动态特性分析 被引量:12
13
作者 霍军周 杨静 +1 位作者 孙伟 张旭 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期883-888,共6页
全断面岩石掘进机(TBM)刀盘支撑筋兼具溜碴与支撑的作用,设计了一种L形的刀盘支撑筋结构,建立了基于出碴性能的刀盘支撑筋结构理论计算模型。该模型根据具体复杂围岩边界条件和掘进控制参数来确定刀盘支撑筋的主要结构参数。以某型号TB... 全断面岩石掘进机(TBM)刀盘支撑筋兼具溜碴与支撑的作用,设计了一种L形的刀盘支撑筋结构,建立了基于出碴性能的刀盘支撑筋结构理论计算模型。该模型根据具体复杂围岩边界条件和掘进控制参数来确定刀盘支撑筋的主要结构参数。以某型号TBM刀盘溜碴板处支撑筋设计问题为例,将改进的刀盘模型与传统刀盘结构进行对比,分析了刀盘的静、动态特性。结果表明:改进后的刀盘结构可以有效地降低刀盘盘面最大应力、变形和振动,改善振动特性,其中刀盘盘面总变形减小了3.23%,应力降低了3.5%,刀盘整体振动减小了12.35%。 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 刀盘 支撑筋 溜碴板 静态分析 动态分析
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基于灰关联分析的全断面岩石掘进机滚刀布局优化方法 被引量:12
14
作者 耿麒 魏正英 +1 位作者 杜军 卢秉恒 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第21期45-53,共9页
滚刀的布局需要符合滚刀在刀盘面上分布均匀、分散、对称的布置位置要求,刀盘分块合理、刮碴铲斗排碴顺畅的结构设计要求,以及刀盘变形和应力小、刀盘整体受力平衡的力学性能要求。针对现有的典型滚刀布局模式难以同时满足这些要求的问... 滚刀的布局需要符合滚刀在刀盘面上分布均匀、分散、对称的布置位置要求,刀盘分块合理、刮碴铲斗排碴顺畅的结构设计要求,以及刀盘变形和应力小、刀盘整体受力平衡的力学性能要求。针对现有的典型滚刀布局模式难以同时满足这些要求的问题,提出一种基于灰关联分析的全断面岩石掘进机滚刀布局优化方法。通过对初始布局方案中的滚刀合理分组,并对组内滚刀极角施加微幅波动,建立初始布局方案集;引入不干涉条件对初始布局方案集进行初选,并以刀盘径向不平衡力、刀盘倾覆力矩、滚刀群质心偏斜量为评价指标对其进行灰关联分析计算,从而得到最优布局方案。引入采用螺旋线型滚刀布局模式的整体式刀盘和采用随机型滚刀布局模式的分体式刀盘,分别对其滚刀布局进行优化,整体式刀盘的各评价指标分别减小48%、99%、57%,分体式刀盘的各评价指标分别减小22%、59%、55%,表明了该方法的通用性和有效性。对优化前后的刀盘进行受力对比分析,发现刀盘的变形和应力未发生明显变化,表明该优化不会对刀盘刚度和应力分布产生不良影响。 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 滚刀布局优化 灰关联分析
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全断面岩石掘进机刀具布置设计方法 被引量:17
15
作者 霍军周 史彦军 +2 位作者 滕弘飞 柴荣峰 张丽华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第15期1832-1836,共5页
给出了全断面岩石掘进机的刀具布置设计方法,归纳出刀具布置的技术要求,并给出刀盘上不等刀间距的盘刀破岩量的估算方法。建立了带复杂性能约束的非线性多目标刀具布置优化模型,进而在该模型目标函数及其约束条件的耦合分析和解耦的基础... 给出了全断面岩石掘进机的刀具布置设计方法,归纳出刀具布置的技术要求,并给出刀盘上不等刀间距的盘刀破岩量的估算方法。建立了带复杂性能约束的非线性多目标刀具布置优化模型,进而在该模型目标函数及其约束条件的耦合分析和解耦的基础上,给出刀具布置极径与极角计算的分阶段求解策略,并用演化算法进行了求解。以引进的某型号全断面岩石掘进机刀具布置问题为案例进行验证,并与原刀具布置设计方案进行对比,表明了该布置优化模型及其求解方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 刀具布置 遗传算法 破岩量 刀间距
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基于实例推理的全断面岩石隧道掘进机刀盘主参数设计方法 被引量:25
16
作者 刘志杰 史彦军 滕弘飞 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期158-164,共7页
刀盘主参数设计是全断面岩石隧道掘进机的关键问题,是影响其掘进性能的决定性因素。刀盘破岩机理复杂,刀盘须针对围岩属性进行适应性设计,充分利用先前刀盘设计实例中积累的成功经验和数据至关重要。提出基于实例推理的刀盘主参数设计... 刀盘主参数设计是全断面岩石隧道掘进机的关键问题,是影响其掘进性能的决定性因素。刀盘破岩机理复杂,刀盘须针对围岩属性进行适应性设计,充分利用先前刀盘设计实例中积累的成功经验和数据至关重要。提出基于实例推理的刀盘主参数设计方法。给出刀盘设计实例的表示方法;根据实例属性特点,给出各种属性的局部相似度计算方法;针对取值为区间数的实例属性,提出一种基于属性值概率分布的区间相似度计算方法;运用组合修改实例的方法获得新刀盘的主参数设计方案。经工程应用实例设计表明,该方法设计结果较好。 展开更多
关键词 全断面岩石隧道掘进机 刀盘主参数设计 基于实例推理 相似度 组合实例修改
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TBM的平面刀盘与两级刀盘的力学性能对比分析 被引量:12
17
作者 耿麒 魏正英 +4 位作者 孟昊 卓兴建 贾连辉 贺飞 楚华丽 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期121-128,共8页
为解决全断面岩石掘进机(TBM)大直径(>10m)平面刀盘承受的破岩载荷、偏心载荷过大会造成刀盘大变形、主轴承损坏的问题,引入一种两级刀盘。基于应用在西秦岭隧道的平面刀盘,采用灰关联分析的方法设计了两级刀盘的结构;建立复合岩层... 为解决全断面岩石掘进机(TBM)大直径(>10m)平面刀盘承受的破岩载荷、偏心载荷过大会造成刀盘大变形、主轴承损坏的问题,引入一种两级刀盘。基于应用在西秦岭隧道的平面刀盘,采用灰关联分析的方法设计了两级刀盘的结构;建立复合岩层条件下平面刀盘和两级刀盘的受力分析模型,对比分析了两种刀盘的破岩总推力和扭矩、刀盘径向不平衡力和倾覆力矩;建立均一岩层条件下两种刀盘的有限元模型,对比分析了两种刀盘的变形和应力分布。结果表明,两级刀盘的各级破岩总推力、扭矩、径向不平衡力、倾覆力矩、刀盘变形和最大应力均比平面刀盘小,说明两级刀盘有效地把破岩载荷分散到各级刀盘,同时提高了刀盘刚度,避免了刀盘应力过度集中,有效减小了刀盘的偏心载荷。 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 两级刀盘 平面刀盘 复合岩层
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盘形滚刀破岩效能理论分析 被引量:11
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作者 张照煌 户秀妹 +1 位作者 孟亮 孙飞 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第S1期199-206,共8页
盘形滚刀破岩的一维模型是研究盘形滚刀破岩的基础.已有理论研究成果给出了盘形滚刀推力预测公式,已有压痕试验成果不仅给出了盘形滚刀推力预测公式还证明了存在破岩比能最小的刀间距.这些研究成果都是在正安装盘形滚刀条件下做出的.通... 盘形滚刀破岩的一维模型是研究盘形滚刀破岩的基础.已有理论研究成果给出了盘形滚刀推力预测公式,已有压痕试验成果不仅给出了盘形滚刀推力预测公式还证明了存在破岩比能最小的刀间距.这些研究成果都是在正安装盘形滚刀条件下做出的.通过对比外倾安装和正安装盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型,应用塑性理论证明了外倾安装盘形滚刀比正安装盘形滚刀的破岩比能低.以某实际TBM工程为例,发现,就单把盘形滚刀而言,外倾安装的盘形滚刀比正安装盘形滚刀破岩比能最高可降低11%以上,最低也可降低2.3%;还发现盘形滚刀轨迹圆半径越小,采用外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量越大;盘形滚刀半径越大,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大;盘形滚刀切深越小,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大.此结论将为盘形滚刀的设计和应用提供有价值的参考. 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 盘形滚刀 比能 外倾安装
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全断面岩石掘进机盘形滚刀刃破岩点弧长的解析解及应用研究 被引量:41
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作者 张照煌 纪昌明 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2009年第2期265-273,共9页
我国秦岭隧道出口TBM施工工程实践表明,TBM刀具的检查、更换和刀盘维修时间约占施工时间的1/3,TBM刀具费用约占工程建设费用的1/3,其中刀刃磨损数量约占刀具消耗量的80%,因此,进行全断面岩石掘进机平面刀盘上刀具磨损研究具有非常重要... 我国秦岭隧道出口TBM施工工程实践表明,TBM刀具的检查、更换和刀盘维修时间约占施工时间的1/3,TBM刀具费用约占工程建设费用的1/3,其中刀刃磨损数量约占刀具消耗量的80%,因此,进行全断面岩石掘进机平面刀盘上刀具磨损研究具有非常重要的意义.文中在分析TBM刀具位移的基础上,给出了其刀盘上盘形滚刀破岩点弧长的解析表达式、弧长磨损系数的概念及计算方法,并用弧长磨损系数预测了秦岭隧道出口TBM掘进5621m的刀具磨损量并与实际磨损量进行了对比分析.从而为盘形滚刀在刀盘上的布置规律、盘形滚刀的理论研究、设计制造和正确使用,减小盘形滚刀磨损量,提高盘形滚刀寿命,提出了有价值的参考. 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机 盘形滚刀 磨损 磨损系数
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全断面掘进机在围岩破碎带作业效率分析及施工技术 被引量:12
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作者 高晓东 沙明元 《铁道工程学报》 EI 2001年第3期120-124,128,共6页
本文概要介绍了桃花铺 1号隧道工程概况、地质条件和 TB880 E型掘进机的主要技术规格及其配置的岩石临时支护设备 ,详细分析了影响 TBM在桃花铺 1号隧道围岩破碎地带作业效率的各种因素 ,阐述了改进岩石支护作业工艺、方法和支护设备的... 本文概要介绍了桃花铺 1号隧道工程概况、地质条件和 TB880 E型掘进机的主要技术规格及其配置的岩石临时支护设备 ,详细分析了影响 TBM在桃花铺 1号隧道围岩破碎地带作业效率的各种因素 ,阐述了改进岩石支护作业工艺、方法和支护设备的局部结构和配置 ,以及调整设备维护保养作业工作制式等相应的施工技术及其显著的应用效果。 展开更多
关键词 隧道 全断面掘进机 破碎带 施工 效率
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