TBM滚刀破碎节理岩体效率分析及刀间距优化方法研究

在全断面隧道掘进机(TBM)开挖隧道过程中,常遇到节理岩体.为了研究不同刀间距下的滚刀破岩效率,对刀间距进行优化,对不同节理间距和节理情况岩体开展二维滚刀贯入试验.试验中,节理倾角设为0°、30°、45°、60°、90°,节理间距设为30mm、40mm、50mm、60mm、70mm,滚刀间距S设为60mm、80mm、100mm、120mm.试验结果表明:当节理倾角为60°时,破岩效率最高;随着刀间距的增加,破岩效率逐渐降低;不同节理条件下,刀间距为100mm,滚刀的破岩效率均达到了最优,最佳s/p值约为10.     

高陡边坡临时分级开挖支护施工技术研究

高陡边坡稳定度差,施工空间狭小,开挖及支护施工难度大,严重制约了基础设施建设的发展。以西藏珠拉营地建设工程为例,针对开挖空间不足、地质情况复杂、挡墙方量大等工程难题,提出了“放坡开挖、分层分段跳仓开挖、边坡临时喷网支护、挡墙首仓快速浇筑”的施工优化方案。将一级边坡开挖临时坡比由1∶1调整为1.0∶0.5,设置临时马道,马道下方临时开挖坡比1.00∶0.35,二级边坡按照最终设计方案开挖,坡度为1∶1;开挖采用分层分段跳仓法;采用临时挂网喷射混凝土的方式临时支护;随后依次施作仰斜式挡墙和格构护坡(CBS植草护坡)加固边坡。施工过程中应注意从安全生产宣传教育、岗前安全培训、持证操作机械等方面进行安全管理。所提出的施工方案可将开挖回填工作量减少约60%,保证高挡墙施工质量和施工安全,全面提高挡墙施工效率。     

结泥条件下TBM滚刀破岩能量演化机制及掘进参数优化研究

岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine, TBM)在泥岩地层掘进过程中,渣土易形成泥浆黏附在滚刀和刀盘表面,出现刀盘结“泥饼”现象,严重降低掘进效率。为了揭示结泥对TBM滚刀破岩效率的影响,防止滚刀结泥,使用离散元程序PFC3D模拟TBM滚刀回转切割泥岩过程,计算了系统总能量E、弹性应变能E_e、摩擦能E_μ、阻尼能E_β、动能E_k和黏结能E_a,从能量演化角度研究结泥条件下TBM滚刀破岩机制。随后分析了不同刀盘推力、滚刀刀刃角和刀刃宽度下的TBM滚刀破岩过程中的能量特征,根据“累积热量和累积黏结能最低,且滚刀表面黏附的泥化物质量最小”的原则,对上述掘进参数进行优化。研究结果表明,PFC3D中的黏聚滚动阻力线性模型可实现滚刀结泥过程;在结泥情况下,泥化物的形成将显著提高机械做功,消耗大量能量,降低滚刀破岩效率;提高刀盘推力可以促进泥化物的形成,导致刀盘升温,诱发泥化物黏附在滚刀表面。选用刀刃角为40°的V形滚刀,设最优刀刃宽度为13 mm,可减小滚刀结泥情况。研究结果可为相关工程中预防刀盘结“泥饼”提供理...