基于岩碴粒径分布规律的TBM破岩效率分析

作     者：闫长斌 姜晓迪 刘章恒 杨继华 苗栋 YAN Chang-bin;JIANG Xiao-di;LIU Zhang-heng;YANG Ji-hua;MIAO Dong

作者机构：郑州大学土木工程学院河南郑州450003 黄河勘测规划设计有限公司河南郑州450003 

基　　金：国家自然科学基金项目(U1504523) 河南省重点研发与推广专项项目(182102210014) 黄河勘测规划设计有限公司自主研发项目(2016-ky56(2)) 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2019年第41卷第3期

页      码：466-474页

摘      要：岩碴的形状、大小及其粒径分布规律是综合反映TBM破岩效率的重要指标,也是TBM掘进参数与岩石性质的重要联系。根据盘形滚刀破岩机制,对TBM掘进岩碴进行了现场量测和筛分试验,获得了TBM岩碴尺寸特征和粒径分布规律。在此基础上,对实测岩碴尺寸和粒径分布数据进行了统计分析和理论分布函数拟合。分析了粗糙度指数与岩石强度、岩石耐磨性的关系,探讨了不同围岩等级下粗糙度指数随掘进推力的变化规律。研究结果表明:①片状岩碴的长轴与短轴之比约为1.5,而长轴与厚度之比则差别较大,其长轴、短轴和厚度均服从正态分布;②不同岩性条件下岩碴粒径分布均符合Rosin–Rammler函数分布;③岩碴粗糙度指数越大,TBM破岩效率越高;硬岩条件下岩碴粗糙度指数随单轴饱和抗压强度增大而减小,而中硬—软岩条件下则相反;④无论是软岩还是硬岩,岩碴粗糙度指数随岩石耐磨性增大而减小,岩石耐磨性越强,TBM破岩效率越低;⑤TBM破岩效率与围岩等级密切相关,可根据现场实测岩碴粒径分布规律,确定Ⅱ级和Ⅲ级围岩条件下TBM破岩效率最佳时的掘进推力区间。

主 题 词：TBM施工 岩碴 尺寸特征 粒径分布 Rosin-Rammler函数 粗糙度指数 破岩效率 掘进推力 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.11779/CJGE201903008

馆 藏 号：203572662...