盾构切刀切削混凝土过程中的动态响应试验

摘要

为探究盾构切刀与混凝土的相互作用规律,开展室内切削试验,验证切削的实质是刀具与试件反复碰撞、挤压、切削和剥落的循环过程.通过切削力测试系统得到刀具前后角、刀具形状、切削深度和试件强度等因素对刀具法向切削力Fn与切向切削力Ft的影响规律,并分析得到各影响因素作用下Fn、Ft及切削合力Fc的波动范围.结果表明:刀具切削混凝土的实质是碰撞、切削、剥落的反复循环,切削力始终处于波动状态;刀具前刃面承担主要的破岩任务,前角越大,所需的Fn和Ft及其波动性越小,刀具对试件的拉剪效果越明显;Fn、Ft均值与试件强度和切削深度均呈线性关系,试件强度和切削深度越大,Fn和Ft越大,其方向上的波动性越小;切削深度比试块强度对Fc波动性的影响更为显著,切削深度越大,因剥离而产生的碎屑粒径越大,而刀尖处碎屑均呈粉末状.