滚刀破岩机制研究：岩石特性与掘进机效率

"掘进机滚刀对岩石特性适应性研究 (2012年) - 沈阳建筑大学学报(自然科学版)，吴玉厚，孙健，周鹏，孙乡工" 本文主要探讨了全断面岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，TBM）滚刀在破岩过程中的适应性问题，特别是滚刀结构的优化和破岩效率的提升。作者通过模拟滚刀切割岩石的过程，深入研究了不同岩石特性（如极限应力、弹性模量和泊松比）对破碎区域和变形区域的影响。实验部分，他们利用岩石滚刀实验机对四种不同的岩石进行了切割实验，以此验证理论分析的准确性。 在刀圈载荷恒定的情况下，研究发现不同岩石的破碎区和变形区因岩石自身的物理特性而异。岩石的极限应力、弹性模量和泊松比是决定这些差异的关键因素。具体来说，岩石的极限应力直接影响破碎区的大小，应力越大，破碎区也相应扩大。另一方面，泊松比与岩石应力区域的大小成反比，即泊松比较大的岩石，其应力区域相对较小。此外，岩石的弹性模量与变形区域大小成反比，弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强，因此变形区域相对较小。 这些研究结果对于理解滚刀破岩的内在机制至关重要，它们可以帮助设计者优化滚刀结构，以适应不同类型的岩石，从而提高掘进机的工作效率，延长滚刀的使用寿命，并合理布局滚刀在刀盘上的分布。这不仅有助于降低施工成本，还能减少在复杂地质条件下的施工风险，对TBM技术的发展和隧道工程实践具有重要指导意义。 关键词：岩石特性；滚刀；掘进机；破岩机理 该研究为TBM滚刀设计提供了理论依据，对于改善岩石隧道掘进的效率和耐用性具有深远的实践价值。通过深入研究岩石与滚刀的相互作用，可以更好地预测和控制施工过程，确保工程项目的顺利进行。