在我國經(jīng)濟及綜合國力大力發(fā)展的今天,對隧道建設需求在不斷增加。全斷面巖石隧道掘進機(TBM)由于在工程造價、施工工期、隧(巷)道開挖、地層擾動、環(huán)境影響、施工安全等方面存在地明顯優(yōu)勢已被隧道及地鐵建設等工程廣泛采用。我國疆域遼闊,在自然界中會不可避免的遇見各種各樣的不良地質(zhì)條件,如軟硬相間的復合巖層。TBM在復合巖層中滾刀的布置并不能簡單的采用均質(zhì)地層的情況,因此,本文通對砂巖和花崗巖體積比4:6的復合巖層進行室內(nèi)破巖試驗,并利用PFC3D對其他體積比的復合巖層進行數(shù)值模擬,研究刀間距、貫入度對破巖效率的影響及最優(yōu)的s/p(s:刀間距,p貫入度),研究內(nèi)容及主要結論如下:(1)室內(nèi)進行單軸壓縮及巴西劈裂試驗,測定花崗巖、砂巖的物理力學參數(shù),并根據(jù)此參數(shù)采用試錯法對PFC3D的細觀參數(shù)進行了標定。(2)對砂巖、花崗巖體積比4:6的復合巖層進行5組刀間距(60mm、70mm、80mm、90mm、100mm)下3種貫入度(5mm/r、6mm/r、7mm/r)的3滾刀旋轉切割試驗;過程中監(jiān)測破巖總法向力、總扭矩,并分別收集兩種巖石的巖渣進行篩分、稱重,依據(jù)試驗結果得出:平均法向力、平均扭矩隨刀...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 滾刀破巖國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論研究
        1.2.2 試驗研究
        1.2.3 數(shù)值模擬
    1.3 研究內(nèi)容及技術線路
        1.3.1 本文主要研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
2 巖樣物理力學參數(shù)測定
    2.1 力學參數(shù)測定試驗
        2.1.1 巖樣鉆取
        2.1.2 靜態(tài)力學試驗
    2.2 數(shù)據(jù)處理
        2.2.1 單軸壓縮
        2.2.2 巴西劈裂
        2.2.3 密度及波速
    2.3 試驗結果
    2.4 本章小結
3 復合巖層中滾刀破巖效率及最優(yōu)刀間距試驗研究
    3.1 試驗前的準備
        3.1.1 試驗平臺介紹
        3.1.2 巖樣澆筑
    3.2 破巖試驗
        3.2.1 試驗設計
        3.2.2 試驗步驟
    3.3 試驗過程分析
        3.3.1 試驗現(xiàn)象描述
        3.3.2 試驗數(shù)據(jù)處理
    3.4 試驗結果分析
        3.4.1 篩分分析
        3.4.2 刀間距、貫入度對法向力和扭矩的影響
        3.4.3 刀間距、貫入度對破巖效率的影響
    3.5 討論
    3.6 本章小結
4 復合巖層滾刀破巖效率及最優(yōu)刀間距數(shù)值模擬
    4.1 PFC3D介紹
    4.2 細觀參數(shù)標定
        4.2.1 單軸壓縮
        4.2.2 巴西劈裂
        4.2.3 細觀參數(shù)
    4.3 數(shù)值模型的建立
        4.3.1 滾刀模型的建立
        4.3.2 巖樣模型的建立
    4.4 模型的驗證
        4.4.1 數(shù)據(jù)對比
        4.4.2 破巖裂紋對比
    4.5 數(shù)值模擬方案
    4.6 模擬結果及分析
        4.6.1 不同工況下的法向力與扭矩
        4.6.2 不同工況下破巖比能分析
        4.6.3 最優(yōu)s/p
    4.7 本章小結
5 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文



本文編號：3735375