砂卵石地层盾构刀具磨损预测模型及刀具参数敏感性分析

作     者：李雪 龚子邦 黄琦 陈霖 吴九七 LI Xue;GONG Zibang;HUANG Qi;CHEN Lin;WU Jiuqi

作者机构：西南石油大学地球科学与技术学院成都610500 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 

出 版 物：《城市轨道交通研究》 (Urban Mass Transit)

年 卷 期：2024年第27卷第2期

页      面：63-68页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51808469) 四川省科技厅面上项目(2022NSFSC0442) 上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室开放基金项目(R201902) 

主　　题：盾构隧道 砂卵石地层 刀具磨损预测模型 

摘      要：[目的]砂卵石地层中的石英颗粒体积分数较高,会导致盾构刀具磨损严重,影响施工进度及工期。建立盾构刀具磨损预测模型来预测盾构刀具的磨损量,是确保盾构法施工高效安全进行的重要环节。因此,有必要研究刀具磨损预测模型,并进行刀具参数敏感性分析。[方法]分析了砂卵石地层对盾构刀具的研磨性;介绍了砂卵石地层盾构刀具的切削机理;建立了考虑微观磨损特征的盾构刀具磨损预测模型,并对刀具参数进行敏感性分析。[结果及结论]不均匀系数、特征粒径与材料的磨损量正相关;塑性去除磨损、脆性去除磨损和黏着磨损的体积分数分别为61.4%、30.8%、7.8%,塑性去除磨损和脆性去除磨损占比较大;磨损系数随着不均匀系数和特征粒径的增大而增大,盾构刀具的磨损量整体随着刀具刃角的减小而减小。盾构刀具的磨损主要由磨粒磨损和黏着磨损造成。