滚刀破岩过程中滚刀偏磨及泥岩泥化机理研究.pdfVIP

中文摘要 摘 要 随着我国地铁项目的迅猛发展，TBM 在隧道掘进方面的应用也越来越广泛。 TBM 工作原理主要是刀盘滚刀与岩石接触，在推力和扭矩的作用下进行旋转破岩。 在这个过程中，滚刀与岩石之间由于相互摩擦将产生大量的热。滚刀温度对滚刀破 岩机理和滚刀自身的磨损都有着至关重要的影响，尤其在破碎软岩条件下，温度和 水的双重作用导致滚刀破岩变得更为复杂。因此，为了研究在考虑温度和水的作用 下，滚刀破碎软岩的微观机理，本文设计了一种新的缩尺滚刀切削模型，并通过热 成像技术和显微成像技术对试验前后的泥岩和滚刀进行分析。主要内容如下： ① 通过一种新的滚刀切削破岩平台并采用热成像设备对滚刀破岩过程中滚 刀表面温度进行实时监测，研究了滚刀破碎岩石过程中的温度变化规律，并分析岩 性对滚刀温度变化趋势的影响。此外，通过采用显微成像技术探究滚刀破碎不同岩 石情况下滚刀表面的微观磨损机理，并建立滚刀破岩温度与滚刀磨损之间的联系。 ② 研究了不同滚刀温度情况下对破碎泥岩的微观机理的影响，并分析了滚刀 温度对破岩效率以及滚刀磨损的影响；研究了不同泥岩含水率对滚刀破碎泥岩的 微观机理的影响，并分析泥岩含水率对破岩效率以及滚刀磨损的影响；研究了高温 滚刀破碎高含水率泥岩过程中的水热交互机理，并从微观的角度分析了泥岩泥化 对滚刀偏磨的影响，且通过统计学的角度，对高温滚刀破碎高含水率情况发生的偏 磨现象的严重程度进行评估。 ③ 对滚刀破岩过程中发生的热-机耦合现象对滚刀破岩效率的影响进行了研 究，并通过微观和宏观两个角度对滚刀破岩各组分比能进行了分析。通过与传统模 型进行对比，探讨了热-机耦合对滚刀破岩效率的影响。 关键词：滚刀温度，泥化，微观机理，偏磨，热机耦合 I 英文摘要 ABSTRACT With the rapid development of subway projects in China, TBM has been widely used in tunneling. The working principle of TBM is that the cutter disc contacts with the rock and rotates to break the rock under the action of thrust and torque. In this process, a lot of heat is generated by the friction between the cutter and the rock. Hob temperature has an important influence on the mechanism of hob rock breaking and the wear of hob itself. Especially in the condition of broken soft rock, the dual action of temperature and water makes the rock breaking of hob more complicated. Therefore, in order to study the micro mechanism of hob breaking soft rock under the action of temperature and water, this paper adopted a new scale hob cutting model, and analyzed the mudstone and hob after the experiment by thermal imaging technology and microscopic imaging