全断面岩石隧道掘进机液压技术研究现状

采用硬岩隧道掘进机进行隧道施工具有安全、快速、高效、经济、环保的优势,尤其是大直径、大埋深、长跨度、岩石地质的隧道掘进。液压系统在硬岩隧道掘进机上有着重要的地位,它涉及支撑、推进、换步、护盾等多个重要子系统的驱动和控制。本文对其液压系统在系统设计与控制、系统振动、安全与可靠性及节能技术方面的研究现状进行总结,并对液压技术的研究进行展望,以期为硬岩隧道掘进机液压技术的深入研究提供借鉴。     

铁建重工 ZTT7565型双模式斜井TBM

正产品亮点具有盾构和TBM 2种模式,能够适应软岩、硬岩和复合地层不同地质的开挖掘进,是长距离大坡度斜井施工的创新之作。该设备集开挖、衬砌、出渣、运输、通风、排水等功能于一体,同时具有盾构和TBM 2种模式,通过模式转换,能够适应软岩、硬岩和复合地层等不同复杂地质的开挖掘进。该机具有施工安全性好、施工速度快、隧道成型质量高、     

TBM的刀具改性与辅助破岩技术研究现状

硬岩掘进机(TBM)主要依赖滚刀-岩石界面的滚压作用进行隧道掘进作业,滚刀刀圈磨损严重、更换频繁,严重影响TBM掘进效率.本文介绍了TBM滚刀破岩原理与典型失效形式;从滚刀材料改性和结构优化角度归纳总结了TBM刀具改性的研究现状,指出单纯的滚刀改性优化对TBM掘进效率的提升作用有限;进而介绍了水射流、超声、激光和微波等外加物理场辅助破岩技术的研究进展;最后,从岩石力学性能化学弱化角度探讨了辅助破岩技术的新思路.     

硬岩掘进机可掘进性分级性能预测模型的建立及实施

硬岩掘进机(TBM)性能预测是关于掘进机选型、设计和施工的核心问题。文中基于复杂地质条件下TBM掘进性能分级预测的前期研究工作,提出依托样本数据,建立在不同岩体可掘进性等级条件下,以特定岩体掘进指数(SRMPI)为性能预测指标,融合地质、施工等领域参数的TBM性能预测模型。在此基础上,通过模型细化和科学推导得到TBM其他系统级性能指标,从而建立完备的TBM性能预测体系。将所建模型应用于兰渝铁路西秦岭隧道工程的某一施工标段,预测结果验证了该模型的科学性、有效性和指导施工的可操作性。     

变约束条件下硬岩掘进机推进系统动态特性

硬岩掘进机在复合地质条件掘进时刀盘的波动载荷引起撑靴支撑刚度的变化,它们的耦合严重影响硬岩掘进机动态特性。应用Lagrange法建立硬岩掘进机推进机械系统动力学模型,研究岩石变形和不同撑靴支撑刚度下TBM进行直线和曲线推进时动态特性响应。结果表明,直线掘进时,岩石的变形和失效导致TBM掘进速度发生变化,掘进方向的位移变小,曲线掘进时撑靴与岩石的接触刚度变化对运动特性影响更为明显。     

基于数字样机技术的隧道掘进机刀盘破岩机理分析

针对隧道掘进机(TBM)刀盘设计中刀具布置规律优化的问题,分析了TBM刀盘的破岩机理,建立了TBM工作时的刀具受力模型,并提出了如何提高刀盘破岩性能的方案。构建了带复杂约束的多变量非线性目标数学模型,并采用智能算法开发了一种针对刀盘上刀具布置规律的优化程序。针对EPB6.28m型TBM刀盘上的盘形滚刀建立了破岩仿真有限元分析模型。在滚刀工作时的实际工况条件下进行了岩石压痕试验与线性切槽试验的仿真分析,获得了该盘形滚刀工作时的压力—贯入度关系以及最优刀间距范围,为TBM刀盘和盘形滚刀的参数设计以及刀具布局优化提供了参考。     

硬岩TBM滚刀安装方式设计分析

全断面硬岩掘进机（TBM）主要依靠安装在刀盘上的盘形滚刀对开挖面的岩层进行滚压破碎,在TBM施工过程中,滚刀极易磨损、更换空间狭小,换刀操作困难.文中就现有施工过程中所用的滚刀安装方式进行分析对比,设计一种新型的滚刀安装方式,以满足在TBM施工中能够快速、方便地更换滚刀的要求,提高了TBM整机施工效率.     

高地温特长隧道混凝土衬砌施工技术

以柳城特长隧道穿越高地应力地区混凝土衬砌工程为背景,介绍了隧道穿越高地温软岩地质、导水性及富水性较好的断层破碎带等施工重难点,详细说明高地温软岩隧洞混凝土运输方案,适用于本高温软岩工程的混凝土运输方式.提出采取粉煤灰等量替代水泥的配比方法,防止发生水化热问题,减少墙体裂缝的发生率.针对高地温软岩隧道提出混凝土材料检测标...     

新型TBM螺旋槽滚刀破岩性能及接触行为研究

全断面隧道掘进机(TBM)是用于长大隧道建设的关键装备,在川藏铁路等国家重大战略工程中发挥着重要作用。但TBM在硬岩地层施工中仍然面临所需推力大、掘进速度慢、滚刀损耗严重等问题,亟待解决。尝试探索基于滚刀表面结构设计调控刀-岩接触的可行性,设计了一种新型螺旋槽盘形滚刀。使用直线切割破岩实验研究不同贯入度和岩石种类下新型滚刀的破岩性能,并利用颗粒流离散元数值仿真对其破岩机理进行阐释。结果表明,滚刀表面的螺旋槽设计可以显著地降低破岩时切削力,而对生成的岩石碎片总体积无明显影响,因此可以显著减小滚刀做功,降低破岩比能,提高破岩过程的能量利用效率。其机理在于螺旋槽有效地优化了岩石内应力分布,使得同一滚刀前后相邻的刃齿在沟槽下方岩石中形成拉应力区,该部分岩石未与滚刀直接接触形成岩石粉末,而是由拉裂纹互相贯通形成岩石碎片,即减少了岩石粉末数量、缓解了岩石过度破碎程度,最终达到了降低切削载荷和破岩能耗的效果。     

中铁装备岩石隧道掘进机在郑州下线

<正>1月26日,中国中铁装备集团的"直径8.03m全断面岩石隧道掘进机"在郑州下线。硬岩掘进机(TBM)广泛用于山体隧道掘进,每台造价2~3亿元人民币。过去,中国TBM大量依靠进口整机或技术。此前,除德国维尔特公司外,德国海瑞克和美国罗宾斯公司是世界掌握TBM技术和生产能力的三大企业。国内TBM专家茅承觉说:"TBM是集机、电、液及自控于一机的先进大型设备,自行研制的TBM虽能实用,但实际掘进进尺效率很低,对中硬岩月进尺只有80~200 m,而国外先进TBM对     

臂式掘进机现状及其在遂道施工中的应用

目前,隧道施工方法主要有钻爆法和综合机械化掘进法（简称“综掘法”）。机械化施工具有效率高、作业环境好和安全性高等特点,是会后隧道施工的必然趋势。掘进机皇综掘法的主要设备,是一种集切割吉石、装载、转运石碴、降尘等多种功能于一体的大型高效联合作业机械,具有连续掘进、无爆破震动、对围岂振动小、减少超挖、节约衬砌材料等优点。掘进机又分为全断面和部分断面掘进机。在大断面、长距离硬岂隧道的掘进中,全断面掘进机（ＴＢＭ）发挥了重要作用。例如,世界著名的英吉利海峡海底隧道就是用１１台全断面掘进机完成的;我国“西康”铁蹈中的奏岭隧道即采用两台德国产ＴＢ８８０Ｅ全断面掘进机施工,单台平均月进尺３１２ｍ,最高日进尺４０．５ｍ,取得了很好的施工效果。但是全断面掘进机作业线投资偏高,对隧道围岂地质和断面适应性差,影响了其使用的广泛推广。臂式掘进机是一种部分断面掘进机,其截割臂可以上下、左右自由摆动,能切割任意型状的隧道断面。臂式掘进机集开挖、装碴和自动行走于一身,进退自如,操作灵活,对复杂地质适应性强,便于支护,可以适应中、软岩隧道不同的施工方法,因此是中小型中、软岩隧道的理想开挖工具。     

TBM在中部引黄工程中的应用

山西省中部引黄工程深埋长隧洞的涌水具有涌水量大、水头压力高、补给丰富等特点,同时施工中不断会出现断层、涌水涌泥、岩溶、软岩、岩爆和煤层等现象,因此工程采用双护盾TBM掘进.以山西省中部引黄工程中某标段TBM隧道为背景,分析了引黄工程TBM隧道穿越断层破碎带、富水段,长距离、大坡度反坡排水等一系列施工重难点,并从隧洞掘进...     

隧道穿越断层破碎带施工技术研究

隧道在施工过程中遇到断层破碎带,极易造成隧道失稳塌方和变形,使安全风险变高.在施工过程中采用超前地质预报方法综合判断掌子面前方地质情况,通过与设计图纸地质情况进行比较,及时采取相应的支护措施,调整或加强支护参数,可确保隧道施工质量及安全.以成昆铁路月直山隧道穿越金口河逆断层施工为例,探讨了隧道在穿越断层时的施工方法和措...     

掘进机硬岩截割头的优化研究

为有效提高掘进机截割硬岩的能力,介绍了掘进机硬岩截割头的主要失效形式,分析了硬岩截割头失效原因,并提出了一系列掘进机硬岩截割头的优化措施。经工业性试验可知,通过对掘进机硬岩截割头的优化,有效提升了掘进机截割头的耐磨性,减少了配件消耗,降低了掘进机截割硬岩的成本,提高了硬岩掘进效益。     

硬质岩浅埋大断面隧道施工技术应用探究

大断面隧道具有断面大、跨度长、受力复杂的特征,如处理不得当易发生围岩变形、垮塌、衬砌结构裂缝等病害。通过研究硬质岩浅埋大断面隧道施工技术,分析隧道断面判定标准及大断面隧道的特征,形成施工方案。分析大断面隧道施工关键技术及应用措施,并提出硬质岩浅埋大断面隧道施工控制要点,旨在为相关硬质岩浅埋大断面隧道施工提供理论参照。     

中国首批最大直径全断面硬岩掘进机下线

<正>近日,成都南车隧道装备有限公司为兰渝铁路西秦岭隧道生产的两台直径10.23米的全断面硬岩掘进机竣工下线。这是我国目前生产直径最大的此类设备,     

φ200mm微型TBM试验台液压系统设计与仿真

随着"一带一路"战略的实施和基础设施建设的迅速发展,全断面隧道掘进机(TBM)用于开挖隧道越来越普遍,但相应用于科学研究的TBM试验机却很少.微型TBM能够掘进直径(φ)200mm的岩石隧道,试验台能模拟深部巷道/隧道在岩爆条件下TBM开挖过程,合理反应出实际TBM施工过程中与岩石的相互作用.利用AMESim工具对试验...     

我国自主研制的“彩云号”TBM成功应用

正【本刊讯】"云南十八怪,火车没有汽车快,不通国内通国外。"这句曾广为流传的民谣将真正成为历史。4月21日,与"歼20""C919"共同当选央企十大国之重器的"彩云号"TBM(硬岩掘进机)在云南大瑞铁路高黎贡山隧道成功穿越第一个地层交接涌水带,掘进里程突破500m,单日掘进最高达到32.14m,这标志着我国自主研制的最大直径TBM在铁路隧道的首次成功应用,意味着高     

掘进机械路在何方?

正在工程机械行业发展暂不如人意之时,掘进机械也迈入了自身发展的关键一步,是借势而上还是亦步亦趋,在机会又一次展现在行业面前时,企业的未来手段和眼光,也又一次面临市场的考验。掘进机械,指的是全断面隧道掘进机(盾构机、硬岩掘进机、顶管机等)、水平定向钻、悬臂式巷道掘进机等产品,其主导产品是全断面隧道掘进机。而全断面隧道掘进机是目前世界上最先进的隧道专用施工机械,也是高端装备制造业的标志性产品。从英国在1825年首次使用盾构机开掘海底隧道开始,该类产品被越来越广泛地应用于各类隧道建设,经过多年的技术发展,在20世纪50年代以后,达到技术成熟并大规模使用。目前据不完全统计,全     

基于现场测试的硬岩掘进机振动特性

硬岩掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)在滚刀破岩力的强冲击激励下振动剧烈。从激励、结构和边界条件等方面分析TBM的振动机理,指出TBM动力学理论建模的难点,提出基于现场振动测试研究TBM振动特性和指导理论建模。根据施工环境,确定TBM现场振动测试方案,包括测试系统组成、测点布置和数据采集,应用于实际工程中TBM掘进振动加速度测试,基于现场测试数据分析TBM的振动特性。结果表明,主轴承附近电机测点的振动加速度有效值达20~30m/s~2,主梁、撑靴测点的振动加速度达到3~6m/s~2,刀盘驱动系统的振动频率较高,支撑-推进系统的振动频率较低,TBM子结构表现为多模态耦合振动。现场测试揭示了振动机理,为TBM动力学建模分析和减振设计提供了技术依据。