基于空腔膨胀理论的TBM滚刀破岩模型研究

作者：李克金; 李文; 张德文; 时凯; 夏恩虎; 仇晖

来源：武汉大学学报(工学版), 2020, (07): 583-590.

DOI：10.14188/j.1671-8844.2020-07-003

• 隧道掘进机
• 常截面滚刀
• 空腔膨胀模型
• 岩石响应分区 tunnel boring machine
• disc cutter
• cavity expansion model
• rock response zone

确定岩石隧道掘进机滚刀破岩过程中岩石力学响应分区是研究滚刀-岩石相互作用过程的基础,也是建立滚刀破岩力计算模型的关键。基于空腔膨胀理论,分析滚刀贯入过程中岩石力学响应过程和分区,建立滚刀破岩过程空腔膨胀模型。在此基础上通过理论推导得到各响应分区力学形成机理和尺寸信息,并分析各响应分区在不同破岩条件下的变化规律。结果表明:在滚刀贯入过程中,岩石可以划分为5个响应分区:处于静水压力状态的密实核区、压剪破坏占据主导地位的破碎区、拉伸破坏控制的径向裂纹区、弹性区和未扰动区。岩石强度和围压是影响破岩效果的重要因素。随着岩石单轴抗压强度的增加,径向裂纹区和弹性区尺寸近似线性增加,破碎区尺寸基本保持不变。随...

• 单位
  岩土力学与工程国家重点实验室; 中国科学院武汉岩土力学研究所