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节理特征对TBM盘形滚刀破岩特性的影响
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:中南大学学报(自然科学版)
  • 时间:2013.10.10
  • 页码:4040-4046
  • 分类:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术] U455.31[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]中南大学机电工程学院,湖南长沙410083, [2]中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083, [3]湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭411105
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(2013cB035401);国家自然科学基金资助项目(51274252,51074180);湖南省科技重大擘项(2010FJ1002);湖南省科技支撑计划项目(2010GK3073)
  • 相关项目:盾构刀群与岩土耦合作用机理及应用研究
中文摘要:

为了研究节理特征对全断面岩石掘进机(TBM)盘形滚刀破岩机制的影响,从岩体细观尺度出发,基于颗粒离散元法建立不同节理强度、间距和倾角特征下盘形滚刀破碎中分化灰岩的数值模型,模拟TBM滚刀切削岩石时岩石裂纹生成、扩展和碎块形成的全过程,以及滚刀受力和岩石应力分布状态。研究结果表明:岩体中的节理面能改变裂纹扩展方式,阻隔损伤向节理面下的岩石传播,且低强度节理面阻隔损伤的能力较强;节理间距对岩碴的块状大小有较大影响,当节理间距减小时破岩效率升高;节理岩体存在3种基本的破碎模式,主要与节理倾角有关;当节理倾角为60°时,破岩比能耗最小,滚刀破岩效率达到最高值。

英文摘要:

In order to study the effects of joint characteristics on rock fragmentation modes, from the meso-level structure of rock mass, the jointed rock indentation by a single TBM disc cutter was simulated by using the particle discrete element method, and rock fragmentation process was highlighted. A series of two-dimensional numerical modeling in jointed rock mass were performed to explore the influence of joint strength, spacing and orientation on rock fragmentation by disc cutter. Finally the load of disc cutter and the stress distribution of rock were analyzed. The results show that the joints in the rock mass can change the crack propagation pattern and obstruct the damage spread into the rocks under the joints. For the low strength joint in the rock mass, the ability of obstructing damage spread is better. The joint spacing has significant impact on the size of rock debris and the penetration rate increases with the decrease of the joint spacing. There exists three basic modes of rock fragmentation which are mainly related to the joint orientation. The specific energy achieves the minimum value at the joint dip angle a=60° and the penetration efficiency of disc cutter can reach the highest.

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期刊论文 27 会议论文 2 获奖 2 专利 9
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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874