全断面岩石掘进机刀间距研究方法的发展与分析

摘要

刀间距是全断面岩石掘进机(TBM)的主要参数,也是研究的热点和难题.通过对TBM盘形滚刀实际破岩作业过程分析,以及确定刀间距的盘形滚刀压痕试验、线性切槽试验和圆形滚压破碎岩石试验的分析,将确定TBM刀间距的试验研究,理论概况为刀间距的一维确定方法、二维确定方法和三维确定方法,并对其各自发展的历程和特点、试验成果等进行了综述,发现目前较普遍应用的是刀间距二维确定方法,而符合实际情况的刀间距三维确定方法尚处于探索研究阶段.此外,对学者研究的Hwangdeung花岗岩,采用Drucker-Prage岩石本构模型,在贯入度为4 mm和设定刀间距条件下进行软件模拟,盘形滚刀二维破碎岩石的平均切向力和比能都较其三维破碎岩石的平均切向力和比能要小,平均分别减小17.73％ 和29.47％,从而揭示了盘形滚刀二维破岩和三维破岩机理的差异.所作总结和分析方法在该领域尚属首次,希望为研究TBM刀间距和关心TBM发展的学者提供有益参考.