谭 青,张旭辉,夏毅敏,朱 逸,易念恩,张 佳

(1.中南大学机电工程学院,湖南长沙 410083;2.高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙 410083;3.湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭

411105)

不同围压与节理特征下盘形滚刀破岩数值研究

谭 青1,2,张旭辉1,2,夏毅敏1,2,朱 逸1,2,易念恩1,2,张 佳3

(1.中南大学机电工程学院,湖南长沙 410083;2.高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙 410083;3.湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭

411105)

为了研究围压、节理特征对盘形滚刀破岩的影响,采用颗粒离散元法建立了不同围压、节理特征下的盘形滚刀破岩模型并进行数值仿真,研究不同围压与节理特征下对应的破碎模式、破岩比能耗和裂纹数目。研究表明:盘形滚刀破岩时,随着围压与节理特征的变化,会呈现4种破碎模式;其中当围压为50 MPa,节理间距小于60 mm以及节理倾角在30°附近时呈围压促进破碎模式,该破碎模式类似于岩爆,破岩比能耗极低;当围压和节理间距一定时,比能耗随着节理倾角的增大先减小后增大,且在30°时取得最小值;当围压和节理倾角一定时,比能耗随着节理间距的增大而增大;当节理间距一定时,节理倾角在0°,90°附近时,比能耗随着围压的增大而增大。而当节理倾角在15°～75°时,比能耗随围压由1 MPa增加到25 MPa时而增大,由25 MPa增加到50 MPa时而减小;另外,破碎模式、比能耗和裂纹数目三者关系密切,其中比能耗和裂纹数目之间的变化趋势相反。

盘形滚刀;围压;节理间距;节理倾角;破碎模式;比能耗;裂纹数目

全断面隧道掘进机(TBM)已经广泛使用于地下空间的隧道掘进工程中,而TBM盘形滚刀破岩又是掘进过程中的核心内容,因此对盘形滚刀破岩的研究显得极为重要。……