全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)破巖機(jī)理研究及其試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)簡稱掘進(jìn)機(jī)或TBM，自美國羅賓斯公司于1952年生產(chǎn)了第一臺刀盤直徑為8m可以投入實(shí)地施工的掘進(jìn)機(jī)以來，至今已有近60年的發(fā)展歷史了。現(xiàn)如今，隨著世界交通的迅猛發(fā)展和大最能源供給的需要，以及設(shè)計(jì)理論的完善和施工方法的進(jìn)步，國內(nèi)外修建隧洞的數(shù)目和長度都在不斷增加。全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)因其具有快速、高效、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于全球范圍內(nèi)的各項(xiàng)隧道施工進(jìn)程中。在我國未來基礎(chǔ)建設(shè)中，掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用比例會越來越高。
　　全斷

2、面巖石掘進(jìn)機(jī)技術(shù)是一種包涵機(jī)械、控制、液壓、電氣、信息等多學(xué)科技術(shù)的大型隧道掘進(jìn)設(shè)備，其構(gòu)造原理和工作過程相當(dāng)復(fù)雜，而且不同類型掘進(jìn)機(jī)的還各不相同。由于其組成結(jié)構(gòu)較多，在實(shí)際施工中每一個(gè)設(shè)備部件出現(xiàn)問題，都會導(dǎo)致整體施工進(jìn)程的終止。因此現(xiàn)場施工技術(shù)人員需要詳細(xì)掌握盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和動作原理，以便出現(xiàn)問題可以及時(shí)確認(rèn)發(fā)生放障的部位，并進(jìn)行現(xiàn)場搶修確保其繼續(xù)工作，降低因技術(shù)問題而延誤工期所帶來的損失。
　　刀盤刀具技術(shù)是掘進(jìn)機(jī)的核心技

3、術(shù)之一，刀具的檢修和更換所占用的時(shí)間及費(fèi)用在整個(gè)施工中占有很大比例。通過對掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)場施工調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，盤形滾刀系統(tǒng)的失效是其失效的主要形式。引起滾刀失效的因素有很多，因?yàn)楸P形滾刀破巖過程具有非常復(fù)雜的物理現(xiàn)象和力學(xué)特征。本文基于ANSYS建立了滾刀破巖的有限元模型，并模擬了滾刀切割不同種類巖石的過程，研究分析了滾刀及巖石的應(yīng)力、應(yīng)變和巖石的破碎情況。分析研究結(jié)果得出：巖石受力達(dá)到極限應(yīng)力值即發(fā)生破碎，不同巖石極限應(yīng)力不同，所以破碎區(qū)域也

4、不同。相同載荷作用下，4種巖石破碎程度由高到低依次為硬砂巖、片麻巖、片巖和大理巖。相同載荷作用下，巖石變形區(qū)域大小主要山其彈性模量決定，4種巖石變形程度由高到低依次為硬砂巖、片巖、片麻巖和大理巖。同種巖石破碎區(qū)的大小主要由作用在巖石上的載荷決定，載荷越大，巖石破碎區(qū)域越大，載荷越小巖石破碎區(qū)域越小。
　　另外，物理模擬實(shí)驗(yàn)足提高掘進(jìn)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工可靠性的有效手段，研制全斷面掘進(jìn)機(jī)綜合試驗(yàn)臺是掌握掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)必備的條件。本文設(shè)計(jì)