张宁川

(中铁工程装备集团有限公司, 河南 郑州 450016)

0 引言

盘形滚刀滚压破岩虽然是各种机械破岩方法中最高效的[1]，但滚刀消耗费用占比较大。例如：根据早期秦岭铁路隧道的费用统计可知，滚刀消耗费用占比高达20%～30%。根据岩石压入硬度为单轴强度的5～20倍关系[2]换算可知，岩石单轴强度很大时，其压入硬度与滚刀刃口金属的压入硬度接近，因此破岩中滚刀的磨损是不可避免的。减少滚刀磨损的研究一直在进行，目前已有不少学者首先从提高破岩效率以减少滚刀磨损方面进行了研究，例如：张桂菊等[3]采用颗粒离散元法建立二维数值模型，得到破岩效果最优的动静荷载组合；苏利军等[4]采用颗粒流方法建立二维数值模型模拟破岩，得出中等强度围岩中楔形刀刃产生的径向裂纹效果更为显著、高强度围岩中平刃对岩石的破坏更大但所需推力更大的结论；龚秋明等[5]利用试验台研究刀间距对破岩效率的影响，认为当刀间距与贯入度的比值为30时，比能值最低、破岩效率最高;彭琦[6]进行了围压对破岩影响机制的研究，认为围压越高对破岩越有利；施雪松等[7]采用颗粒流方法揭示了不同节理特征对破岩效率的影响。其次是滚刀的磨损机制、损坏形式、数值模型预测方面的研究。例如：姚印彬[8]以武汉某过江隧道为例分析了常压泥水盾构滚刀非正常磨损的原因，提出了优化刀筒装配程序、降低刀圈硬度等措施；竺维彬等[9]以40台次的掘进统计对滚刀磨损进行了定性分类，提出了复合地层滚刀磨损对策；……