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摘要
TBM滚刀磨损是影响TBM掘进效率和施工成本的重要因素，不同刀刃刃形的破岩效率和磨损均会有所不同。本文对楔形弧刃滚刀的破岩机理进行了分析，建立了滚刀法向切削力计算模型，分析了滚刀刀刃角对法向切削力的影响；继而设计了3种不同刀间距、3种不同刃形滚刀，并进行了室内滚刀破岩试验。试验结果表明：刀间距15 mm为合理刀间距；尖刃滚刀最易磨损，齿刃比弧刃滚刀破岩效果好，破岩效率相对较高且耐磨损。结合工程现场实际情况，研发了一种新型齿刃楔形刀具，并应用到工程现场TBM斜井掘进。应用情况表明：新型齿刃楔形刀具比两种常规刀具的磨损量减少20%,刀具寿命有所提高。新型齿刃楔形刀具的研发和成功应用，解决了斜井TBM掘进刀具的较大磨损和频繁更换问题，为TBM长距离斜井掘进提供了技术支持，缩短了掘进工期，节约了施工成本。
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单位深部岩土力学与地下工程国家重点实验室; 建筑工程学院; 中国矿业大学（北京）
