TBM常截面盘形滚刀破岩过程受力研究

作     者：李忠艳 刘杨 张雯超 吴志强 李瑞红 

作者机构：苏州大学轨道交通学院 苏州高新区(虎丘区)铁路建设服务中心 南通职业大学建筑工程学院 

出 版 物：《人民长江》 (Yangtze River)

年 卷 期：2024年

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：江苏省基础研究计划(自然科学基金)项目(BK20210721) 

主　　题：滚刀破岩 切削力 有限元 掘进试验 CSM 

摘      要：由于目前工程上常用的常截面盘形滚刀受力与传统滚刀受力模型不适应问题，本研究旨在建立更准确的常截面盘形滚刀破岩受力规律，以指导实际工程的设计和施工。为实现这一目标，本文使用有限元方法建立滚刀破岩三维旋转切割模型，有效模拟滚刀破岩过程。通过计算，得出常截面盘形滚刀破岩时的切削力，并与实验数据和文献数据进行比较，结果表明滚刀的切削力与实际情况较为吻合，验证了仿真模拟的可靠性。开展滚刀破岩掘进试验，试验结果表明所测滚刀垂直力随时间变化曲线与仿真结果一致，呈波动特征，且滚刀切削力试验值与仿真数据误差较小。将本文仿真数据与科罗拉多矿业大学（CSM）模型对比，发现整体结果较CSM模型值偏大，但与实验值更接近。通过对仿真模型岩石强度、掘进加载速率、刀刃宽度三个因素进行参数敏感性分析，研究得出在相同贯入度下，垂直力随上述因素的增大而提高，但掘进加载速率对垂直力的影响较小。