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桥隧工程

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基于离散元的凿岩机破岩过程模拟和破岩效率分析

姻阎广斌

（中铁九局集团有限公司大连分公司，大连116011）

摘要为分凿岩机的破岩过程提高其破岩效率采用离散单元法分软件PFC3D探

究凿岩机钻头的破岩过程遥通过模拟在不同加载速率下单钻头凿岩机的破岩过程并以破岩比

功表征两种风化程度花岗岩的破碎程度探讨了相应的凿岩机破岩效率曰进一步分不同条件

下破岩比功的变化规律得出了有效提高凿岩机破岩效率的最佳参数选择遥

关键词凿岩机破岩效率离散单元法加载速度破岩比功

中图分类号院U455.32文献标志码院A文章编号院1674-8581渊2024冤01-0050-06

通基础设施建设与运营在国民经济中的作响得到了适当的振动引入可以明显地提高滚刀切

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用日益突显在我国发展规划中上升至极其重要的削破岩效率并降低滚刀扭矩遥Sapigni等基于意大

地位遥近年来一部分山岭地区城市快速路的建设利北部水工隧道的多组岩体特征和TBM性能数

已经进入新的发展时期与此对应的浅埋大断面隧据总结并提出了TBM岩机互馈模型和经验公式遥

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道的建设也呈现出快速长的趋势遥机械破岩是隧薛亚东等基于BQ法提出TBM掘进破岩过程中

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道建设的必然发展方向是城区隧道绿色尧低扰尧快围岩的综分级方法遥刘泉声等提出了TBM性能

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速施工的最佳选择遥其中如何提高刀具破岩效率预测模型及参数遥李克金等建立了TBM滚刀破岩

是机械破岩的关键问题遥过程空腔膨胀模型分析了各响应分区在不同破岩

目前国内外学者已在刀具破岩机理尧刀具破条件下的变化规律遥

岩效率和及其影响因素方面开展了大量的研究工上述文献表明随着TBM尧盾构机的应用推广

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作遥孙晓璇等采用颗粒离散元法渊PFC冤建立了不同既有研究多聚焦于大型设备上布局在施工前已经

节理倾角下双滚刀破岩模型并进行数值仿真研究固定的滚刀上遥然而针对小型设备布局可灵活配

不同节理倾角对应的岩石破碎模式尧裂纹数目和破置的凿岩机的凿岩过程和破岩效率研究尚显不足遥

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岩比能遥刘京铄等为研究不同双向围压条件下本研究针对福州市文林山隧道洞口段所处的福州

TBM滚刀破岩特征及效率基于真三轴试验平台进地区强尧中风化花岗岩地层基于Itasca公司的离

行了滚刀顺次侵入试验并利用形貌扫描仪对滚刀散单元法分析软件PFC3D模拟不同工况下凿岩机