基于颗粒流模型的TBM滚刀破岩过程数值模拟研究

作者：苏利军; 孙金山; 卢文波

来源：岩土力学, 2009, (09): 2823-2829.

DOI：10.16285/j.rsm.2009.09.050

• TBM
• 滚刀
• 破岩机制
• 颗粒流法
• 数值模拟 TBM
• cutter
• rock fragmentation mechanism
• particle flow method
• numerical simulation

为了研究全断面岩石掘进机(TBM)盘型滚刀的破岩机制及其影响因素,采用颗粒流方法建立了岩石与滚刀的二维数值模型,实现了对TBM滚刀破岩过程的模拟。分析表明,滚刀的破岩过程可分为冲击挤压破碎、大量微裂纹生成、张拉性主裂纹扩展3个阶段,证实了滚刀破岩的挤压-张拉破坏理论。在滚刀侵入深度相同的前提下,随着刀圈刃角以及刃宽的增加,滚刀下的压碎区也相应增大,张拉性主裂纹数目增多,滚刀的破岩能力提高;与平刃刀圈相比,楔刃刀圈的"楔块劈裂"作用更加显著,使径向裂纹扩展得更快且更深入岩石内部。TBM滚刀对强度较高或较低岩石的破坏损伤较小,而对中等强度的岩石破坏损伤最为显著。

• 单位
  武汉大学; 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院; 水资源与水电工程科学国家重点实验室