镶齿滚刀破岩机理及效率的旋转破岩试验

来源：中国血液净化杂志2018年第10期北京时间：

作者：吴帆, 殷丽君, 张浩, 龚秋明

单位：1. 北京工业大学 城市防灾与减灾教育部重点实验室, 北京 100124;2. 海南省交通工程建设局, 海南 海口 570100

摘要：随着隧道工程建设的不断增多，镶齿滚刀已被广泛应用于多种开挖机械，如隧道掘进机、反井钻机、采掘机等，不同破岩参数下镶齿滚刀的破岩机理及破岩效率研究，对提高机械掘进效率、降低施工成本有重要意义。应用北京工业大学自主研制的多功能机械破岩试验平台，选用直径304.8 mm（12英寸）的镶齿滚刀对尺寸为1 000 mm×1 000 mm×600 mm的北山花岗岩进行旋转切割破岩试验研究。通过对排齿及整刀进行不同贯入度的旋转切割试验，并应用荧光裂纹检测法对侵入坑下方裂纹进行检测，研究镶齿滚刀的破岩规律。结果表明：①镶齿滚刀为"递进式"破岩，破岩开始于相邻小齿间距的球齿之间，而后发展到相邻的大排间距的球齿之间；②第3排球齿破岩效率最高，且整刀在贯入度为1.5 mm时破岩效率最高；③应用荧光裂纹检测法分析滚刀下方岩体裂纹分布特征，发现每排球齿下的裂纹扩展方向及范围存在较大差异。裂纹分布特征分析结果与通过滚刀力、岩片分析得出的镶齿滚刀破岩效率的结论相一致。该研究可为机械开挖设备滚刀布置、刀型优化及施工运行参数优化提供试验参考和理论依据。

关键词：隧道工程,破岩效率,旋转切割试验,荧光裂纹检测法,镶齿滚刀,破岩机理

基金资助：国家自然科学基金项目（51508010）