TBM是一種大型隧洞掘進裝備,刀盤系統(tǒng)是TBM重要組成部分,國內(nèi)外學者從滾刀的尺寸、破巖機理、受力預測公式、磨損特性到刀盤的滾刀布局、推力扭矩分析等做了大量的研究工作。但是都是以彈塑性力學角度分析滾刀與巖石的相互作用為基礎,由于巖石獨特的特性,巖石局部的高應力只會使其局部喪失強度,巖石并沒有發(fā)生整體破壞。從能量角度分析滾刀破巖機理、能量特征和轉(zhuǎn)化過程,從而為滾刀破巖研究提供一種新思路。基于破巖中的能量特性,提出了刀盤滾刀優(yōu)化布局方法、滾刀磨損預測和特性研究。具體研究工作如下:首先,針對彈塑性力學分析巖石破壞的局限,從能量角度研究分析了驅(qū)動巖石破壞的能量特征、轉(zhuǎn)化過程以及兩種破壞機制——應變軟化機制和應變硬化機制;其次,針對隧道掘進時耗能多、刀盤變形大等問題,對滾刀進行優(yōu)化布局設計。基于CSM受力模型,推導出帶有刀間距變量的刀盤破巖比能公式;以破巖比能最低原則,采用標準GA算法,分別對中心刀和正刀區(qū)域的各刀間距與過渡區(qū)域的刀間傾角進行優(yōu)化設計;以徑向載荷和傾覆力矩的加權(quán)最小為原則,對正刀和邊緣滾刀的極角進行優(yōu)化。采用實例證明了優(yōu)化后的滾刀布局,不僅能使刀盤破巖比能降低了1.41%,而且使... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

現(xiàn)代隧道掘進機Figure1-2Moderntunnelboringmachine

圖 1-3 TBM 全景圖Figure 1-3 TBM panoramaTBM 分為開敞式和護盾式[5]，如圖 1-4 所示，開敞式 TBM 也稱支撐式 TB撐靴式 TBM，特點是適應硬巖地層，由于沒有盾體，TBM 掘進時產(chǎn)生的巨

單支撐主梁開敞式TBMFigure1-5Single-supportgirderopenTBM

【參考文獻】：
期刊論文
[1]楔形刀具侵入巖石損傷破壞影響因素的理論分析及數(shù)值模擬[J]. 鄒飛,龍萬學,李亮.  巖土力學. 2016(07)
[2]TBM盤形滾刀磨損速率研究[J]. 譚青,謝呂堅,夏毅敏,朱震寰,孫鑫鍵,王艷宜.  中南大學學報(自然科學版). 2015(03)
[3]基于磨料磨損的TBM滾刀磨損預測研究[J]. 趙海鳴,舒標,夏毅敏,鄭偉.  鐵道科學與工程學報. 2014(04)
[4]基于灰關聯(lián)分析的全斷面巖石掘進機滾刀布局優(yōu)化方法[J]. 耿麒,魏正英,杜軍,盧秉恒.  機械工程學報. 2014(21)
[5]基于CSM模型的硬巖TBM滾刀磨損預測方法[J]. 李剛,朱立達,楊建宇,王宛山.  中國機械工程. 2014(01)
[6]TBM邊緣滾刀破巖機理的數(shù)值研究[J]. 夏毅敏,吳元,郭金成,田彥朝,林賚貺,卞章括.  煤炭學報. 2014(01)
[7]盤形滾刀破巖過程的數(shù)值研究[J]. 譚青,李建芳,夏毅敏,徐孜軍,朱逸,張佳.  巖土力學. 2013(09)
[8]全斷面巖石掘進機滾刀布置的優(yōu)化方法[J]. 耿麒,魏正英,杜軍.  西安交通大學學報. 2013(09)
[9]循環(huán)荷載作用下巖石損傷變形與能量特征分析[J]. 趙闖,武科,李術(shù)才,趙建綱.  巖土工程學報. 2013(05)
[10]一種基于CSM模型的TBM刀盤比能預測方法[J]. 李剛,于天彪,費學婷,王宛山.  東北大學學報(自然科學版). 2012(12)

博士論文
[1]巖石變形破壞過程中的能量演化機制[D]. 張志鎮(zhèn).中國礦業(yè)大學 2013

碩士論文
[1]TBM邊緣滾刀組合優(yōu)化布置研究[D]. 沈斌.中南大學 2014
[2]TBM盤形滾刀貫入度與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設計研究[D]. 吳峰.中南大學 2012



本文編號：2939523