朱团辉, 李 光, 周小磊, 郭付军, 许顺海, 冯超强

(中铁工程装备集团有限公司设计研究总院，河南郑州 450016)

引言

对于山体隧道等硬岩或超硬岩TBM施工过程中，采用传统单纯滚刀破岩效率低，滚刀磨损快，综合掘进效率低，因此急需开发一种新的破岩方式。

高压水射流切割技术是近几十年发展起的新型切割、清洗、除垢(锈)、破岩新技术，正逐步应用于机械、建筑、航空及军工等领域[1]。随着科学技术的不断发展，新的抗压材料以及制造精度的不断提高，高压水射流技术逐渐向超高压、大流量方向发展，目前高压水射流技术正逐步用于岩石破碎、切割与高精度材料、热变形材料的加工与切割[2]，应用领域随技术发展不断扩大，新技术新领域不断突破。

目前，对于高压水射流破岩技术进行了大量理论研究，也取得了一定的突破。雷光宇等[3]通过水射流动态非线性有限元分析射流速度对岩石破坏效率影响，得出射流速度对高压水射流破岩的影响较大，水射流冲击岩石在接触部位附近形成应力集中，岩石的塑性应变围绕射流孔径大致呈对称变化规律；CHEN等[4]在数值模型中设定2个阈值压力，当射流压力大于第1个阈值压力时，破岩机理主要靠水冲刷楔入效应，当大于第2个阈值压力时，破岩机理是以水的锤击为主的水锤效应；施慧俊等[5]对高压水射流切割工艺参数进行了研究，获得高压水射流切割在切割混凝土时的最佳靶距范围应在30～40 mm之间,并分析后混合式射流切割机床具有最佳靶距的原因。……