水力联合TBM射流移动速度与切割能力匹配问题

作     者：徐福通 周辉 李彦恒 高阳 卢景景 邱浩权 XU Futong;ZHOU Hui;LI Yanheng;GAO Yang;LU Jingjing;QIU Haoquan

作者机构：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 火箭军工程设计研究院北京100011 

基　　金：中国科学院前沿科学重点研究计划项目(ZDBS-LY-DQC022) 国家自然科学基金资助项目(41941018) 中国科学院科技服务网络计划(STS计划)项目(KFJ-STS-QYZD-174) 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2022年第53卷第10期

页      码：4024-4035页

摘      要：水力联合TBM(隧道掘进机)在刀盘边缘高线速度状态下,高压水射流喷嘴难以有效发挥射流切割能力,成为制约水射流技术助力机械滚刀破岩效率提升的关键问题,基于此,本文首先对比TBM刀盘边缘的线速度(2.6~4.0 m/s)与水射流岩石切割试验中喷嘴移动速度(0.01~1.50 m/s),发现当前实验室水射流切割试验无法合理反映TBM工作时刀盘高线速度与切割能力的匹配问题;其次,开展砂岩和花岗岩的水射流重复切割试验;最后,探讨提高水射流喷嘴高速移动状态下切割能力的方案,提出实验室开展高速水射流切割试验装备的优化方向,并分析TBM开展磨料水射流破岩的可行性。研究结果表明:试验最大速度下重复切割后砂岩及花岗岩切割深度分别增大100%和55%,说明重复切割可以显著提高水射流切割能力;重复切割岩石产生的热量会导致试样表面温度上升,试验后砂岩和花岗岩表面温度最大分别达到53.0℃和48.1℃;采用水射流重复切割以及研发特殊射流破岩技术,对于提高TBM刀盘边缘高线速度条件下水射流切割深度具有重要意义。

主 题 词：水力联合隧道掘进机 水射流切割试验 切割能力 喷嘴移动速度 切割装置优化 

学科分类：08[工学] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11817/j.issn.1672-7207.2022.10.022

馆 藏 号：203115495...