基于光滑粒子流方法的全断面岩石掘进机盘形滚刀侧向力研究

摘要

侧向力对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀和刀盘设计具有重要影响.根据盘形滚刀空间运动规律,利用D-H矩阵法分析滚刀侧向受力的运动学原因,基于岩石断裂力学理论,采用光滑粒子流(SPH)方法和有限元方法混合建模,模拟盘形滚刀动态破岩过程,得到滚刀侧向力.利用试验和美国科罗拉多矿业学院的预测模型(CSM),验证数值模型的准确性和可行性.通过仿真得到不同刀位安装半径的侧向力分布规律,进而分析了刀间距及滚刀加载次序对侧向力的影响.结果 表明:内侧滚刀先行破岩时侧向受力较小,可为TBM滚刀设计、刀盘优化布局和实际施工提供理论参考.