TBM盘形滚刀破碎饱水岩石实验研究

摘要

为了研究岩石饱水情况下全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀的破岩特性,通过控制不同的切削参数组合(刀间距、贯入度),选用砂岩开展干燥与饱水条件下的滚刀直线破岩实验,并利用三向力传感器对滚刀受到的三向力进行测定。对比分析切削参数对破岩载荷、切削系数和比能耗的影响。实验结果表明:1)随着刀间距的增大,垂直力和滚动力逐渐增大,侧向力具有较大的离散性,且岩石饱水后滚刀破岩的垂直力和侧向力分别下降20%~35%和8%~33%,滚动力则变化不大;2)三向力均随着贯入度的增加而增加,且饱水条件下的三向力小于干燥条件下的三向力,饱水后垂直力下降25%~33%,滚动力和侧向力则差别较小;3)随着刀间距与贯入度的增加,干燥与饱水条件下的岩石切削系数均增加,且饱水组大于干燥组;4)对于饱水组和干燥组,实际比能耗随着S/P的增大先降低后升高,当S/P=20左右使得比能耗最低,但饱水后的实际比能耗高于干燥组,在S/P=20时增加17%左右。