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摘要
目的 对比去离子水和仿生侵蚀介质两种工况下滚刀/大理岩摩擦副在不同法向载荷作用下的滚动摩擦磨损行为，阐明仿生侵蚀介质对大理岩破碎去除和滚刀磨损的影响规律和作用机制，为化学手段辅助提升全断面隧道掘进机（TBM）破岩效率提供参考。方法 表征自制仿生侵蚀介质对大理岩和H13钢滚刀的腐蚀性，基于自制滚压破岩模拟试验机研究滚刀/大理岩摩擦副的滚动摩擦磨损行为。结果 仿生侵蚀介质对滚刀无明显腐蚀性，但会诱导大理岩表面产生次生裂隙和溶蚀孔，弱化岩石表面力学性能。法向载荷为45N、75N和105N时，相比去离子水工况，仿生侵蚀介质工况下的大理岩磨损体积分别提高25.3%、9.3%和17.5%，滚刀破岩比能分别下降28.3%、11.4%和20.0%，其中，45N时岩石表面破坏主要为矿物颗粒破碎剥落，75N时岩石去除量明显增大、表面形成密实核，105N时岩石表面发生显著开裂和去除。结论 仿生侵蚀介质能促进大理岩破碎去除，降低滚刀磨损和破岩比能。仿生侵蚀介质的作用受岩石破坏形式影响，法向载荷较低时，岩石表面破坏以矿物颗粒剥落和密实核形成为主，仿生侵蚀介质仅作用于岩石表层、效果有限；高载时，岩石表面产生裂纹和开裂，利于仿生侵蚀介质向岩石内部渗透，刀具的破岩效率显著提高。
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