全斷面巖石掘進機破巖機理研究及其試驗臺的設計與分析.pdf

1、全斷面巖石掘進機簡稱掘進機或TBM，自美國羅賓斯公司于1952年生產(chǎn)了第一臺刀盤直徑為8m可以投入實地施工的掘進機以來，至今已有近60年的發(fā)展歷史了?，F(xiàn)如今，隨著世界交通的迅猛發(fā)展和大最能源供給的需要，以及設計理論的完善和施工方法的進步，國內(nèi)外修建隧洞的數(shù)目和長度都在不斷增加。全斷面巖石掘進機因其具有快速、高效、安全、環(huán)保等優(yōu)點被廣泛應用于全球范圍內(nèi)的各項隧道施工進程中。在我國未來基礎建設中，掘進機的應用比例會越來越高。
　　全斷

2、面巖石掘進機技術是一種包涵機械、控制、液壓、電氣、信息等多學科技術的大型隧道掘進設備，其構造原理和工作過程相當復雜，而且不同類型掘進機的還各不相同。由于其組成結構較多，在實際施工中每一個設備部件出現(xiàn)問題，都會導致整體施工進程的終止。因此現(xiàn)場施工技術人員需要詳細掌握盾構機的結構組成和動作原理，以便出現(xiàn)問題可以及時確認發(fā)生放障的部位，并進行現(xiàn)場搶修確保其繼續(xù)工作，降低因技術問題而延誤工期所帶來的損失。
　　刀盤刀具技術是掘進機的核心技

3、術之一，刀具的檢修和更換所占用的時間及費用在整個施工中占有很大比例。通過對掘進機現(xiàn)場施工調查分析發(fā)現(xiàn)，盤形滾刀系統(tǒng)的失效是其失效的主要形式。引起滾刀失效的因素有很多，因為盤形滾刀破巖過程具有非常復雜的物理現(xiàn)象和力學特征。本文基于ANSYS建立了滾刀破巖的有限元模型，并模擬了滾刀切割不同種類巖石的過程，研究分析了滾刀及巖石的應力、應變和巖石的破碎情況。分析研究結果得出：巖石受力達到極限應力值即發(fā)生破碎，不同巖石極限應力不同，所以破碎區(qū)域也

4、不同。相同載荷作用下，4種巖石破碎程度由高到低依次為硬砂巖、片麻巖、片巖和大理巖。相同載荷作用下，巖石變形區(qū)域大小主要山其彈性模量決定，4種巖石變形程度由高到低依次為硬砂巖、片巖、片麻巖和大理巖。同種巖石破碎區(qū)的大小主要由作用在巖石上的載荷決定，載荷越大，巖石破碎區(qū)域越大，載荷越小巖石破碎區(qū)域越小。
　　另外，物理模擬實驗足提高掘進機系統(tǒng)設計和施工可靠性的有效手段，研制全斷面掘進機綜合試驗臺是掌握掘進機關鍵技術必備的條件。本文設計