徐汪豪， 姚志刚， 方 勇， 王飞阳， 周 健

(1.浙江杭海城际铁路有限公司， 海宁 314499； 2.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室， 成都 610031； 3.中铁第四勘察设计院集团有限公司， 武汉 430063)

近年来，中国隧道及地下工程开始大规模建设，各领域的隧道总数及长度均快速增加[1]。在这些隧道中，较多的工程使用了全断面机械化掘进设备，如盾构机、TBM设备。但是，随着中国盾构机应用领域及应用数量的不断扩大，机械设备施工面临的困难与日俱增[2]。同时，随着盾构机面临愈加复杂的地层环境，刀盘多同时采用滚刀和刮刀[3]。

在复合地层中，采用滚刀刀具的盾构机将面临偏磨的挑战[4]，偏磨的产生与隧道地质情况、滚刀响应机理有关[5-11]。目前室内实验能较好得分析滚刀对岩土体的破坏作用。邹飞等[12]基于实验分析了滚刀作用下岩体位移与应变场。张桂菊等[13]采用数值分析和实验相结合的形式对滚刀切削力学进行了分析。由于滚刀运动状态在实际掘进过程中的不可见性，研究者多采用数值模拟的手段进行研究。van Wyk等[14]以Paarl花岗岩为宏观对象，通过离散元数值分析得到了刀具的切削力和切削深度以及刀具磨损后的刀具切削面大小之间的联系。孙伟等[15]使用三维离散元方法，发现刀刃宽的增大将导致滚刀受力和碎岩体积的增加，而刀刃角对这两者的影响较小；张魁等[16]基于二维离散元数值方法，认为滚刀破岩过程中存在4种基本的破岩模式，这4种破岩模式和围岩以及刀间距有关。……