TBM水平支撑不同接触面积下的围岩稳定性分析 - 哈尔滨工程大学学报.PDF

第３４卷第７期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３４ №．７ ２０１３年７月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｕｌ．２０１３ ＴＢＭ水平支撑不同接触面积下的围岩稳定性分析 １ １ １ ２ ２ ２ 孙伟 ，凌静秀 ，霍军周 ，邓立营 ，巫思荣 ，党军锋 （１． ．大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连０３００２４；２． 北方重工集团有限公司，辽宁沈阳１１０１４１） 摘　 要：针对全断面岩石掘进水平支撑在不稳定地质条件下，易出现支撑不稳、刀盘下沉等问题，基于ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ⁃ＤＹＮＡ 有限元仿真平台，以ＩＩ类和Ｖ类围岩为研究对象，建立支撑靴在脉动载荷作用下撑紧围岩的数值仿真模型．提取了围岩 的等效应力、支撑反力变化规律及材料失效质量．研究结果表明：水平支撑基本能够适应ＩＩ类围岩，而在Ｖ类围岩中容易 出现失稳，随着接触面积的下降，支撑力出现具有明显的阶跃性质，失稳时刻也逐渐提前，反映出水平支撑对软弱围岩的 不适应，为支撑靴的结构设计和地质适应性提供参考依据． 关键词：全断面岩石掘进机；水平支撑；支撑靴；围岩；稳定性分析；接触面积 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１２０６００３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１５５２．００３．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＰ３９１１７５　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１３）０７⁃０８９９⁃０８ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｏｆ ＴＢＭ ｇｒｉｐｐｅｒ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａｓ １ １ １ ２ ２ ２ ＳＵＮ Ｗｅｉ ，ＬＩＮＧＪｉｎｇｘｉｕ ，ＨＵＯＪｕｎｚｈｏｕ ，ＤＥＮＧ Ｌｉｙｉｎｇ ，ＷＵ Ｓｉｒｏｎｇ ，ＤＡＮＧＪｕｎｆｅｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２４，Ｃｈｉｎａ；２． Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｈｅａｖｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＴＢＭ ｇｒｉｐｐｅｒ，ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｏｃｋ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ａｎｄ ｃｕｔｔｅｒ ｈｅａｄ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ，ｗｈｉｌｅ ｉｔｗｏｒｋｓｉｎｔｈｅｕｎｓｔａｂｌｅ ｇｅｏｌｏｇｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ＡＮＳＹＳ／ ＬＳ⁃ＤＹＮＡ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａ ｇｒｉｐｐｅｒ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｎｇｌｏａｄｕｓｉｎｇｔｙｐｅＩＩａｎｄＶｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｓａｓｔｈｅｉｒｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｓ．Ｎｅｘｔ，ｔｈｅｅｑｕｉｖａ⁃ ｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ，ａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｒｅａｃｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｒｕｌｅ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｍａｓｓｆａｉｌｕｒｅｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅ⁃ ｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｒｉｐｐｅｒ ｗａｓ ａｂｌｅ ｔｏ ａｄａｐｔ ｔｏ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ＩＩ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ，ａｎｄ ａｐｐｅａｒｅｄ ｕ