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武汉岩土所硬岩隧道掘进机(TBM)施工性能预测研究取得进展

2017-11-06 09:00:30  来源:中国科学院武汉岩土力学研究所  阅读: 2264 次
TBM工法具有施工速度快、开挖轮廓优质、围岩扰动小、有利于环境保护、劳动强度低和机械化程度高等优点,已成为深埋长大隧(巷)道施工的首选方案和必然发展趋势。然而,相比于传统钻爆法隧(巷)道施工,TBM工法前期设备投资较大,且掘进速度、刀具消耗和项目成本均存在高地质风险。

TBM工法具有施工速度快、开挖轮廓优质、围岩扰动小、有利于环境保护、劳动强度低和机械化程度高等优点,已成为深埋长大隧(巷)道施工的首选方案和必然发展趋势。然而,相比于传统钻爆法隧(巷)道施工,TBM工法前期设备投资较大,且掘进速度、刀具消耗和项目成本均存在高地质风险。因此,准确预测TBM施工性能对于隧(巷)道施工方法选择、施工进度安排和成本估计具有重要意义。

中国科学院武汉岩土力学研究所地下工程组团队,依托国内某典型TBM施工案例,通过现场原位试验、室内试验和理论分析,在岩体可掘性评价、滚刀磨损规律、刀具寿命预测等方面取得了新进展:(1) 基于水电工程岩体质量分级方法,建立了现场贯入度指数预测模型;(2) 现场收集20英寸滚刀磨损资料,揭示了20英寸滚刀的磨损规律;(3) 提出了一个新的刀具寿命评价指标,开发了20英寸滚刀寿命预测模型。

以上研究成果发表在国际岩石力学领域顶尖杂志Rock Mechanics and Rock Engineering、Tunnelling and Underground Space Technology等期刊上。上述研究得到国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2014CB046904,2015CB058102)及国家自然科学基金重点项目(41130742)资助。

论文链接:12

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图1 实测FPI与预测FPI的对比

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图2 不同刀位号滚刀换刀次数柱状图

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图3不同刀位号滚刀刀圈累计磨损量柱状图

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图4基于完整岩石性质花岗岩地层条件下平均刀具寿命预测图

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