球齿滚刀作用下岩石裂纹的数值模拟与试验观测
  • 【摘要】

    在对实际掘进条件做出合理简化的基础上,主要从仿真与试验2个方面对齿刀破岩机制进行研究.首先将Hertz弹性接触理论引入仿真,从而考虑刀具的初始应力分布对裂纹扩展的影响;然后利用基于2D离散法的UDEC软件建立TBM双刃球齿滚刀侵入砂岩的模型,并进行仿真分析;最后在原有线切割试验台的基础上设计观测试验.首次利用高速摄像仪捕捉到岩石崩裂及破碎的现象,并巧妙地使用普通数码相机不连续记录球齿下密实核的产生... 展开>>在对实际掘进条件做出合理简化的基础上,主要从仿真与试验2个方面对齿刀破岩机制进行研究.首先将Hertz弹性接触理论引入仿真,从而考虑刀具的初始应力分布对裂纹扩展的影响;然后利用基于2D离散法的UDEC软件建立TBM双刃球齿滚刀侵入砂岩的模型,并进行仿真分析;最后在原有线切割试验台的基础上设计观测试验.首次利用高速摄像仪捕捉到岩石崩裂及破碎的现象,并巧妙地使用普通数码相机不连续记录球齿下密实核的产生过程.该模型成功地模拟裂纹的生成与扩展,由仿真结果可知:随着侵深的增加,球齿底部承受压应力过大逐步出现密实核;球齿之间的侧向裂纹由于拉应力失效迅速扩展并趋于交汇,最终裂纹贯穿导致岩体破碎;破碎前刃侧出现的小块岩石崩裂现象是由拉应力失效引起的.仿真结果与实验室观测结果表明,研究成果和施工现场数据存有良好的一致性,可适用于浅地层TBM掘进机破岩机制的研究. 收起<<

  • 【作者】

    谭青  张魁  周子龙  夏毅敏 

  • 【作者单位】

    中南大学/中南大学/中南大学

  • 【刊期】

    岩石力学与工程学报 ISTIC EI PKU 2010年1期

  • 【关键词】

    岩石力学  数值仿真  球齿滚刀  裂纹扩展  高速摄像仪  rock mechanics  numerical simulation  spherical tooth hob  crack propagation  high-speed camera 

  • 【基金项目】

    科技部科研项目 中南大学博士后科学基金