巨斑状花岗岩中大直径TBM滚刀磨损研究

"巨斑状花岗岩条件下TBM大直径盘形滚刀磨耗规律" 本文详细探讨了在巨斑状花岗岩地质环境中，全断面岩石隧道掘进机（TBM）的大直径盘形滚刀磨损规律。研究以东北某特长隧道的TBM工程为实例，该工程是我国首次应用20英寸滚刀。通过对一台8.5米直径TBM在4167米掘进过程中收集的刀具磨损数据进行分析，研究人员发现了滚刀磨损的显著特征和影响因素。 首先，研究指出，从刀盘中心到边缘的不同刀位，滚刀的磨损速度呈现出逐渐增加的趋势。这种现象可能是由于刀具在刀盘上的位置不同，受到的应力和接触岩石的性质有所差异，导致靠近边缘的刀具承受更大的剪切力和冲击载荷，从而加速磨损。 其次，对于抗压强度在80至130兆帕的巨斑状花岗岩，面刀（即主要切割岩石的工作部件）的磨损速率被量化为每延长米0.025毫米，这意味着每把面刀在平均情况下可以掘进634米的距离。这个数值对于理解和预测TBM的性能、刀具更换频率以及施工成本估算具有重要意义。 进一步的研究发现，滚刀的磨损程度与围岩的类型和磨蚀性密切相关。当围岩中的节理裂隙增多时，滚刀的磨损会显著减少。这是因为节理裂隙会降低岩石的整体强度，使岩石更容易破碎，减少了对滚刀的磨损。同时，岩石的磨蚀性指数降低也意味着岩石更易于破碎，从而降低刀具的磨损率。 这些发现对于优化TBM在硬岩地层中的使用策略，如选择合适的滚刀类型、调整掘进参数、预测施工进度和成本，以及制定有效的刀具维护和更换计划都提供了重要的理论依据。此外，对于其他类似地质条件下的隧道工程项目，这些研究成果也有着广泛的指导意义。通过深入理解滚刀磨损与围岩特性的关系，可以有效提高TBM的掘进效率，降低施工成本，确保工程的顺利进行。