非线性统一强度理论提升TBM滚刀间距设计的精准性
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更新于2024-09-04
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非线性统一强度理论对TBM滚刀间距的影响是当前隧道挖掘技术中的一个重要课题。作者王红,来自河海大学工程力学系,强调了在TBM(隧道掘进机)的设计过程中,滚刀间距的确定并非仅仅依赖于岩石种类和单轴抗压强度,这些因素只是基础考虑。实际上,岩石的复杂性,如断层、层理和节理的存在,以及它们对岩石强度的非线性影响,对于滚刀间距的选择至关重要。
TBM的滚刀间距设计通常以岩石种类为依据,单轴抗压强度作为参考,但这并不全面。文章引入了非线性统一强度准则,这是一个更为精细且考虑岩体内部结构的理论框架。这个准则考虑到了岩体的不均匀性和非线性行为,特别是在节理岩体中,剪应力与正应力的关系不再是线性的,而是由Hoek-Brown经验强度准则描述的曲线关系。参数cσ、m和s在此准则中起到了关键作用,分别反映了岩性与岩体特性的不同方面。
通过这种方法,作者能够量化分析在不同滚刀间距下(如过小导致切削荷载过大,过大则荷载不足),滚刀下方岩体的破坏情况。这对于优化TBM的刀具布置和提高施工效率具有实际意义,因为适当的滚刀间距既能保持掘进速度,又能延长刀具寿命。特别是在南水北调等大型地下工程项目中,全断面岩石掘进机的性能优化显得尤为重要。
总结来说,王红的研究旨在填补现有滚刀间距设计方法的不足,通过引入非线性统一强度理论,更准确地评估和预测不同地质条件下TBM的工作性能,从而为TBM的高效、安全运行提供科学依据。这一开创性的研究成果无疑提升了我国地下工程装备技术水平,推动了全断面岩石掘进机理论和技术的发展。
2023-02-23 上传
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