TBM滾刀破巖過程中聲發(fā)射特征研究
發(fā)布時間：2021-11-12 10:17
巖石隧道掘進機（TBM）以其快速、高效、安全、環(huán)境友好和圍巖擾動小等優(yōu)點,在地下工程建設中得到了廣泛的應用。TBM破巖依賴于滾刀與巖石之間的相互作用,在滾刀侵入作用下巖石內部產(chǎn)生損傷裂紋,相鄰裂紋擴展貫通便形成巖片脫落,達到破巖的目的。因此,研究滾刀破巖過程中的特征有助于了解滾刀與巖石間作用規(guī)律,從而提高破巖效率。采用北京工業(yè)大學自主研制的大型機械破巖試驗平臺并結合聲發(fā)射監(jiān)測技術,研究了TBM滾刀破巖試驗過程中的聲發(fā)射特征。針對破巖試驗,對聲發(fā)射采集參數(shù)進行反復調試后,利用17英寸（432mm）常截面盤形滾刀,對尺寸為680mm×680mm×450mm北山花崗巖進行了不同貫入度下的線性切割破巖試驗,并采集試驗過程中的聲發(fā)射信號。分析了切割過程中聲發(fā)射能率的變化以及不同貫入度下的聲發(fā)射能量特征。利用db5小波基對聲發(fā)射信號進行小波變化去噪處理后,運用基于AIC準則的Geiger算法給出巖石損傷的聲發(fā)射定位。研究發(fā)現(xiàn),在滾刀切割巖石的過程中,聲發(fā)射能率與滾刀法向力具有相近的變化趨勢,很好地反映出切割時能量釋放的過程。不同貫入度下切割時釋放的聲發(fā)射能量不同,能量隨貫入度增大而增加,可用于表征...
【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
隧道掘進機Fig.1-1Tunnelboringmachine
圖 1-2 盤形滾刀Fig.1-2 Disc cutter滾刀與巖石之間的互相作用，如圖 1-3互相垂直的方向上，分別為法向力、滾計。滾刀破巖過程其實是一個滾刀侵入滾刀侵入巖石的過程中，首先是滾刀下行刀刃正下方的碎屑被碾壓成粉并壓密傳入到巖石內部，從而產(chǎn)生中心裂紋、生機制，分別有擠壓、剪切、拉伸或三利用一個滾刀侵入巖石時，若裂紋能擴但會造成掌子面不平整，不利于 TBM用。相鄰滾刀下巖石裂紋相互擴展直至整的巖面，有利于下一刀的進行，如圖
圖 1-2 盤形滾刀Fig.1-2 Disc cutter 破巖依賴于滾刀與巖石之間的互相作用，如圖 1-3 所示。滾可分解到三個互相垂直的方向上，分別為法向力、滾動力和側一般可忽略不計。滾刀破巖過程其實是一個滾刀侵入巖石和相的過程[6]。在滾刀侵入巖石的過程中，首先是滾刀下方的巖石隨著侵入的進行刀刃正下方的碎屑被碾壓成粉并壓密成核，滾用通過該粉核傳入到巖石內部，從而產(chǎn)生中心裂紋、徑向裂紋這些裂紋的產(chǎn)生機制，分別有擠壓、剪切、拉伸或三者綜合效進行解釋[7]。利用一個滾刀侵入巖石時，若裂紋能擴展至巖石塊從而脫落，但會造成掌子面不平整，不利于 TBM 的施工，刀間的互相作用。相鄰滾刀下巖石裂紋相互擴展直至貫通形成片剝落形成平整的巖面，有利于下一刀的進行，如圖 1-4 所示
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于線性切割試驗碴片分析的滾刀破巖效率研究[J]. 龔秋明,周小雄,殷麗君,何冠文,苗崇通. 隧道建設. 2017(03)
[2]機械破巖試驗平臺研制[J]. 龔秋明,張浩,李真,杜修力,何冠文,王起新. 現(xiàn)代隧道技術. 2016(02)
[3]不同貫入度對掘進機滾刀破巖效率的影響[J]. 龔秋明,何冠文,趙曉豹,張浩,苗崇通,姚羲和,李曉昭. 現(xiàn)代隧道技術. 2016(01)
[4]圍壓對TBM滾刀破巖影響規(guī)律的線性切割試驗研究[J]. 馬洪素,龔秋明,王駒,趙曉豹,殷麗君,苗崇通,何冠文. 巖石力學與工程學報. 2016(02)
[5]巖石張拉及剪切破裂聲發(fā)射震源機制分析[J]. 劉建坡,劉召勝,王少泉,李元輝. 東北大學學報(自然科學版). 2015(11)
[6]不同圍壓下巖石破壞過程的聲發(fā)射頻率及b值特征[J]. 張黎明,馬紹瓊,任明遠,蔣圣群,王在泉,王金良. 巖石力學與工程學報. 2015(10)
[7]基于消噪處理巖石聲發(fā)射信號到達時間的識別方法[J]. 鮮曉東,袁雙,紀松林. 煤炭學報. 2015(S1)
[8]掘進機刀盤滾刀間距對北山花崗巖破巖效率的影響實驗研究[J]. 龔秋明,何冠文,趙曉豹,馬洪素,李曉昭,張浩,苗崇通. 巖土工程學報. 2015(01)
[9]滾刀線性侵入試驗中巖石破裂模式研究[J]. 姚羲和,趙曉豹,龔秋明,馬洪素,李曉昭,唐偉,盧廣亮,何冠文. 巖土工程學報. 2014(09)
[10]刀具破巖機制研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 梁正召,王巖,廖志毅,楊岳峰. 水利水電科技進展. 2014(02)
博士論文
[1]集成化聲發(fā)射信號處理平臺的研究[D]. 張平.清華大學 2002
碩士論文
[1]滾刀作用下北山花崗巖裂紋擴展模式研究[D]. 苗崇通.北京工業(yè)大學 2015
本文編號：3490711
【文章來源】：北京工業(yè)大學北京市 211工程院校
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
隧道掘進機Fig.1-1Tunnelboringmachine
圖 1-2 盤形滾刀Fig.1-2 Disc cutter滾刀與巖石之間的互相作用，如圖 1-3互相垂直的方向上，分別為法向力、滾計。滾刀破巖過程其實是一個滾刀侵入滾刀侵入巖石的過程中，首先是滾刀下行刀刃正下方的碎屑被碾壓成粉并壓密傳入到巖石內部，從而產(chǎn)生中心裂紋、生機制，分別有擠壓、剪切、拉伸或三利用一個滾刀侵入巖石時，若裂紋能擴但會造成掌子面不平整，不利于 TBM用。相鄰滾刀下巖石裂紋相互擴展直至整的巖面，有利于下一刀的進行，如圖
圖 1-2 盤形滾刀Fig.1-2 Disc cutter 破巖依賴于滾刀與巖石之間的互相作用，如圖 1-3 所示。滾可分解到三個互相垂直的方向上，分別為法向力、滾動力和側一般可忽略不計。滾刀破巖過程其實是一個滾刀侵入巖石和相的過程[6]。在滾刀侵入巖石的過程中，首先是滾刀下方的巖石隨著侵入的進行刀刃正下方的碎屑被碾壓成粉并壓密成核，滾用通過該粉核傳入到巖石內部，從而產(chǎn)生中心裂紋、徑向裂紋這些裂紋的產(chǎn)生機制，分別有擠壓、剪切、拉伸或三者綜合效進行解釋[7]。利用一個滾刀侵入巖石時，若裂紋能擴展至巖石塊從而脫落，但會造成掌子面不平整，不利于 TBM 的施工，刀間的互相作用。相鄰滾刀下巖石裂紋相互擴展直至貫通形成片剝落形成平整的巖面，有利于下一刀的進行，如圖 1-4 所示
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于線性切割試驗碴片分析的滾刀破巖效率研究[J]. 龔秋明,周小雄,殷麗君,何冠文,苗崇通. 隧道建設. 2017(03)
[2]機械破巖試驗平臺研制[J]. 龔秋明,張浩,李真,杜修力,何冠文,王起新. 現(xiàn)代隧道技術. 2016(02)
[3]不同貫入度對掘進機滾刀破巖效率的影響[J]. 龔秋明,何冠文,趙曉豹,張浩,苗崇通,姚羲和,李曉昭. 現(xiàn)代隧道技術. 2016(01)
[4]圍壓對TBM滾刀破巖影響規(guī)律的線性切割試驗研究[J]. 馬洪素,龔秋明,王駒,趙曉豹,殷麗君,苗崇通,何冠文. 巖石力學與工程學報. 2016(02)
[5]巖石張拉及剪切破裂聲發(fā)射震源機制分析[J]. 劉建坡,劉召勝,王少泉,李元輝. 東北大學學報(自然科學版). 2015(11)
[6]不同圍壓下巖石破壞過程的聲發(fā)射頻率及b值特征[J]. 張黎明,馬紹瓊,任明遠,蔣圣群,王在泉,王金良. 巖石力學與工程學報. 2015(10)
[7]基于消噪處理巖石聲發(fā)射信號到達時間的識別方法[J]. 鮮曉東,袁雙,紀松林. 煤炭學報. 2015(S1)
[8]掘進機刀盤滾刀間距對北山花崗巖破巖效率的影響實驗研究[J]. 龔秋明,何冠文,趙曉豹,馬洪素,李曉昭,張浩,苗崇通. 巖土工程學報. 2015(01)
[9]滾刀線性侵入試驗中巖石破裂模式研究[J]. 姚羲和,趙曉豹,龔秋明,馬洪素,李曉昭,唐偉,盧廣亮,何冠文. 巖土工程學報. 2014(09)
[10]刀具破巖機制研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 梁正召,王巖,廖志毅,楊岳峰. 水利水電科技進展. 2014(02)
博士論文
[1]集成化聲發(fā)射信號處理平臺的研究[D]. 張平.清華大學 2002
碩士論文
[1]滾刀作用下北山花崗巖裂紋擴展模式研究[D]. 苗崇通.北京工業(yè)大學 2015
本文編號：3490711
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