TBM滚刀与高压水射流布局对滚刀破岩效率影响的室内试验

来源：中国血液净化杂志2024年第7期北京时间：

作者：张金良, 许弘毅, 龚秋明, 杨风威, 宋常杰

单位：1. 黄河勘测规划设计研究院有限公司　水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室（筹），河南　郑州　450003","2. 北京工业大学　城市防灾与减灾教育部重点实验室，北京　100124

摘要：<p>硬岩掘进机（TBM）在完整高强度岩体中掘进性能受限，可通过搭载高压水射流系统在工作面上切缝以提升滚刀破岩效率，然而相关大尺寸试验较少且缺乏系统性。为探究滚刀-高压水射流切割布局对滚刀破岩效率的影响，采用福建龙岩黑云母花岗岩先后进行了高压水射流切割与全尺寸滚刀破岩试验。试验包括滚刀沿双水刀切缝间、单水刀切缝上、三水刀切缝间、单水刀切缝一侧4种布局，同时也进行了无水射流切缝辅助的滚刀破岩以作对比。试验过程中采集了破岩滚刀力，收集了破岩产生的渣片并进行筛分。最后根据试验现象分析了不同布局下的裂纹扩展形态。结果表明：水刀滚刀切割轨迹重叠有助于滚刀贯入，滚刀力降低并促进侧向裂纹向斜上方自由面扩展，但产生的岩片尺寸有限；滚刀沿三水刀切缝的中间切缝破岩时，刃底一侧的侧向裂纹扩展可能受到抑制；滚刀沿两水刀切缝之间破岩性能最优，刃底两侧的侧向裂纹均能朝水刀切缝底部扩展并贯通以形成大岩片，且切缝深度越深滚刀破岩效率越高，但增幅逐渐变小。试验成果可为滚刀-高压水射流联合破岩TBM刀盘设计及破岩性能估计提供参考。</p>

关键词：隧道工程,硬岩隧道掘进机,室内破岩试验,高压水射流辅助破岩,滚刀破岩性能,滚刀水刀布局