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| 1 | 临空面对TBM楔刀贯入破岩效果影响试验研究显示文摘为提高深部地下高地应力硬岩掘进效率,对有、无中间临空面的板状花岗岩试样进行了楔刀垂直贯入破岩试验,以探究临空面辅助作用下不同围压、不同楔刀与临空面的距离、不同临空面深度等对楔刀破岩效果的影响。试验结果表明:临空面辅助破岩可大幅降低破岩比能耗;在临空面辅助作用下,楔刀下主裂纹向下延伸后朝向临空面发展贯通,形成三角形大粒径块体岩渣,减小了岩屑的产生;围压对破岩效率具有重要影响,在最优围压时破岩比能耗最低;主裂纹贯通至临空面底部时,伴随楔刀与临空面的距离增大,破岩比能耗呈现非线性增长;临空面深度控制主裂纹朝向临空面发展贯穿,从而影响破岩比能耗。研究结果为TBM高效破岩提供了新思路。 | 汤胜旗 曾亚武 叶阳 | 2021 | 人民长江2021，52，11： | 5 |
| 2 | 双轮铣槽机铣削过程及截齿入岩顺序优化研究显示文摘双轮铣槽机(简称“双轮铣”)是地下连续墙的专业施工装备,布齿系统是其核心部件,其参数设计与破岩性能密切相关。基于连续-非连续单元法(CDEM),建立了铣轮铣削岩土体过程的三维仿真模拟方法。在此基础上,考虑自由面与铣削关联性等因素,对布齿系统截齿入岩顺序影响破岩性能机制进行了研究,建立了关联铣削条件下以预置相邻自由面数目为主要影响因素的入岩顺序数值概化模型。结果表明:(1)获得的铣轮铣削岩土体的铣削力与铣削深度曲线,验证了此数值模拟方法的正确性;(2)相比于完整岩体,具有单相邻预设自由面与双相邻预设自由面岩样的峰值荷载分别下降了32.5%与68.2%,破岩能耗分别下降了19.8%与56.6%;(3)布齿系统中双相邻预设自由面的截齿占总体截齿数目比值越大,布齿系统整体能耗越低,异构式布齿系统能耗低于顺序式。研究成果为完善双轮铣槽机破岩过程与布齿系统优化提供了基础。 | 肖建成 周辉 卢景景 冯春 徐福通 | 2022 | 岩土力学2022，43，4： | 2 |
| 3 | 滚刀不同滚压速度对含节理特征的岩石适应性研究显示文摘为揭示岩石节理特征下滚刀滚压速度变化对破岩效率的影响,明确滚刀滚压速度与岩石节理特征共同变化下的岩石比能变化规律,采用ABAQUS有限元软件,选择花岗岩为研究对象,建立破岩模型,模拟滚刀滚压速度变化下的破岩过程,分析不同滚压速度与节理特征下滚动力的大小,以及比能变化趋势和破碎效果。试验结果表明:岩石节理间距一定时,滚压速度越大,滚刀所受平均滚动力越大,破岩比能越大;在滚压速度一定时,节理间距从120 mm增至200 mm时,破岩比能增大;岩石节理间距为120 mm时,比能变化平稳;固定岩石节理间距下,节理倾角变大,破岩比能呈现先增大后减小的趋势;当岩石节理间距与节理倾角一定时,滚压速度增大,滚刀平均滚动力增大,比能增大,破岩效率降低。滚刀滚压速度对节理岩石破碎效率有重要影响;节理特征对破碎效率有较大影响。 | 周鹏 闫锋 孙健 何恩光 田军兴 | 2022 | 现代隧道技术2022，59，3： | 2 |
| 4 | 滚刀振动切削岩石动力学特性显示文摘为深入研究滚刀振动切削岩石动力学特性,开展了滚刀与岩石互作用力特性以及振动引入对滚刀切削破岩影响的分析,实验结果表明:切削破碎载荷呈近似的刚度双折线特征,滚刀与岩石之间存在弱接触和局部切削行为,适当的振动引入可以明显地提高滚刀切削破岩效率和降低滚刀扭矩。进而,基于弹簧、阻尼、质量块以及滑动器建立了滚刀振动切削岩石动力学模型,构建了包含滚刀与岩石之间五种相互作用形式的连续无量纲方程组,运用四阶龙格-库塔法求解微分方程组,获得了不同参数组合下系统的分岔图、速度、位移、庞加莱截面和相空间轨迹等,结合实验研究表明:所建立的动力学模型能够较好地重现滚刀振动切削岩石过程;破岩系统主要存在周期和混沌运动状态,混沌运动时破岩系统相空间轨迹杂乱,相轨迹没有确定的形状周期,位移和速度随时间变化也没有明显规律,破岩效率一般较低;当静态力、激振力幅值以及激振频率改变时,系统的运动状态和岩石破碎效率也随之发生变化,分析滚刀速度分岔图、岩石破碎位移获得了给定条件下静态力、激振力幅值以及激振频率的较优范围,它们对应的系统运动状态总是为P-1-I-1-Pr-1(滚刀在一个激振周期内碰撞岩石一次,且阶跃性破碎岩石一次)。 | 江红祥 刘送永 蔡芝源 | 2022 | 机械工程学报2022，58，7： | 1 |
| 5 | 临空面对破碎锤冲击破岩效果的影响研究显示文摘为深入研究液压破碎锤冲击机理,利用自行设计的冲击试验装置展开试验,结合有限元-离散元耦合方法分析其在临空面辅助作用的破坏特性。试验结果表明:在临空面辅助作用下,岩石破坏强度得到劣化,冲击峰值力随临空面距离的增加呈先增加后稳定趋势,且在保持临空面距离不变情况下与冲击能量不相关;破岩比能耗随临空面距离的增加呈先下降后上升趋势;为达到最优破岩比能耗,临空面距离应选取能使岩石经一次冲击即可完成劈裂破坏时的最大值。研究结果为高效破岩提供了理论依据。 | 韩科 叶阳 曾亚武 | 2022 | 粉煤灰综合利用2022，36，2： | 1 |
| 6 | 全断面隧道掘进机锥面刀盘滚刀破岩机制研究显示文摘为揭示全断面隧道掘进机(TBM)锥面刀盘的滚刀破岩机制,明确滚刀安装排布对岩石破碎效果的影响规律,在对锥面刀盘多台阶悬切破岩模式分析的基础上,基于颗粒离散元方法构建锥面刀盘滚刀破岩数值模型并进行试验验证,开展锥面刀盘“平-锥”过渡区域滚刀破岩过程的数值模拟研究。研究结果表明:锥面刀盘锥区滚刀的破岩本质为临空面辅助破岩,破岩效果受到盘面锥角、滚刀间距、滚刀安装倾角的共同影响;为提高锥面刀盘破岩效率,可适当增大盘面锥角、减小锥区滚刀间距、增大滚刀安装倾角使锥区“斜刀正装”;对于抗压强度为180 MPa的极硬花岗岩,为确保高效破岩,建议盘面锥角为25°,锥区滚刀间距不大于70 mm,滚刀安装倾角与盘面锥角接近。 | 宁向可 耿麒 卢智勇 于庆增 | 2023 | 现代隧道技术2023，60，2： | 1 |
| 7 | 不同侧压系数和岩石强度下TBM滚刀破岩效率的数值模拟显示文摘采用PFC^(3D)对选取的5种不同强度的岩石在不同的侧压系数、刀间距和贯入度下分别进行三滚刀破岩数值计算。数值模拟中记录破岩过程的裂纹扩展图和监测不同工况下滚刀破岩过程中的法向力、滚动力和试样破坏的颗粒数量。通过对不同工况下裂纹扩展分析和滚刀破岩比能计算得到如下结论:裂纹扩展图显示,滚刀破岩的过程中存在最优s/p(s、p分别为刀间距、贯入度);随着侧压系数的增大,滚刀破岩效率降低;在侧压系数为0.8、1.0、1.2、1.6时,5种不同强度岩石均在s/p=10时滚刀破岩效率高,侧压系数为1.4时,均在在s/p=12.5时破岩效率高。 | 温森 吴斐 李胜 张洛萌 | 2021 | 隧道与地下工程灾害防治2021，3，4： | 1 |
| 8 | 多滚刀协同破岩过程数值模拟与滚刀布置规律研究显示文摘刀盘是全断面隧道掘进机(Tunneling Boring Machine,简称TBM)实现隧道挖掘功能的关键部件之一。刀盘持续破岩是滚刀群共同作用下的岩石破坏过程。滚刀作为实现刀盘破岩功能直接工具,在刀盘上的布置方式将直接影响滚刀破岩载荷和能耗等破岩性能指标。围绕多滚刀协同破岩模式下滚刀安装参数对破岩载荷和破岩比能耗的影响规律问题,首先分析了TBM掘进时刀盘上滚刀破岩的特点以及相邻滚刀回转破岩过程中产生协同效应的方式。抓住刀盘上多把滚刀绕刀盘中心回转、缓慢侵入岩石的运动特征,建立了包括滚刀位移加载方式、以及适用于模拟掘进中岩石单元损伤失效形式的岩石本构模型和岩石失效分离准则等技术环节的三滚刀回转破岩有限元模型。模拟了多把滚刀螺旋侵入岩石的破岩过程,通过有限元仿真计算分析了刀间距、相邻滚刀安装极角差和切削顺序三个主要刀盘布置参数对破岩载荷、破岩比能耗等破岩性能指标的单因素影响规律,并设计正交试验分析了多因素交互作用下上述参数对破岩总载荷影响规律及显著性。分析结果表明,刀间距和安装极角差对滚刀破岩性能的影响最为显著。其中,刀间距影响相邻切削路径间侧向裂纹的贯通情况,随着刀间距的增大,相邻切削路径间的侧向裂纹贯通逐渐困难,相邻滚刀沿刀盘径向协同破岩的效果也有所减弱;安装极角差影响侧向裂纹与倾斜临空面的贯通情况,随着安装极角差的增大,与倾斜临空面贯通的侧向裂纹变长,相邻滚刀沿刀盘环向协同破岩的效果有所增强。分析了多滚刀协同破岩工况中,滚刀的布置方式与滚刀破岩性能的关系,为刀盘滚刀合理布置提供参考依据。 | 刘亚迪 齐文聪 刘浩飞 亢一澜 张茜 | 2023 | 煤炭科学技术2023，51，5： | 0 |
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