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隧道掘进机滚刀的“岩石-机械”相互作用关系
| 论文题名： | 隧道掘进机滚刀的“岩石-机械”相互作用关系 |
| 关键词： | 隧道掘进机;滚刀磨蚀;位移控制;岩石特性 |
| 摘要： | 隧道掘进机（TBM）是现代化的隧道掘进工具，具有掘进速度快，安全性高等优势，是长大隧道掘进的首选掘进方式。TBM滚刀是隧道掘进破岩的主要工具，而滚刀破岩势必造成滚刀磨损，滚刀磨损是造成隧道掘进成本高昂的重要原因，因此处理好 TBM滚刀破岩与磨损的关系是TBM设计与掘进施工的重要问题，研究TBM滚刀的“岩石-机械”相互作用关系是现代隧道掘进机领域亟待解决的关键基础科学问题。 以TBM滚刀“岩-机”相互作用为研究目标，以研制的“SP3-I滚刀复合磨蚀实验机”作为实验平台，进行滚刀磨损、CERCHAR磨蚀实验、岩石单轴抗压强度实验、岩石矿物元素组分测试等实验，研究滚刀破岩、滚刀磨损的影响因素及相关作用关系，主要开展了以下几个方面工作： （1）参与设计研制了“SP3-I滚刀复合磨蚀实验机”。以TBM滚刀“岩-机”相互作用为研究目标，基于相似模型定理，结合TBM掘进现场施工参数，研制设备采用1:10缩微滚刀模型，模拟原位单滚刀推力，设定为在法向应力作用下，滚刀进行直线滚动破岩实验。 （2）通过滚刀磨蚀实验建立了针对所研制仪器的滚刀破岩-磨蚀标准实验方法，亦即针对滚刀磨蚀实验的参数设定。此方法建立过程是以“SP3-I滚刀复合磨蚀实验机”为实验平台，通过大量的变法向应力、变滚动速率、变直线滚动距离、变模型滚刀刀刃等实验，测试不同变量参数对滚刀破岩贯入度、滚刀磨损质量的影响，建立了针对砂岩、白色花岗岩、大理岩、玄武岩、黑色花岗岩五种不同岩样的滚刀破岩-磨蚀实验方法，总结出滚刀破岩-磨蚀标准实验方法。 （3）进行研究 TBM滚刀“岩-机”相互作用关系。选取砂岩、白色花岗岩、大理岩、玄武岩、黑色花岗岩等岩石，分别进行CERCHAR磨蚀实验、岩石单轴抗压强度实验、岩石矿物元素组分测试、滚刀磨蚀实验与测试，研究了滚刀破岩、滚刀磨蚀与岩石特性的关系及相互作用关系，揭示了不同岩石“岩-机”相互作用的关系。 另外又从位移控制角度进行了不同刃宽、不同贯入度、不同直径刀具、不同刃型刀具的复合磨蚀实验。 |
| 作者： | 白亚恒 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 李守定;刘海宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北水利水电大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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