节理倾角对岩石隧道掘进机破岩特性影响的数值研究
孔晓璇1
刘泉声2
赵怡凡1
潘玉丛3
刘建平3
1.武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉,4300722.武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室,湖北武汉430072;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4300713.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
摘要：为研究节理特征对岩石隧道掘进机(TBM)盘形滚刀破岩特性的影响,采用颗粒离散元法(PFC)建立了不同节理倾角下双滚刀破岩模型并进行数值仿真,研究不同节理倾角对应的岩石破碎模式、裂纹数目和破岩比能.结果表明:(1)倾斜节理的存在改变了裂纹扩展规律,裂纹呈现不对称性扩展模式.节理的存在改变了裂纹的延伸方向,限制主裂纹向下扩展.节理倾角越大,对主裂纹的萌生与扩展起到的阻碍作用越明显.节理倾角较小时,裂纹沿节理倾向延伸,有利于双滚刀间裂隙的贯通,有利于岩石碎屑的剥落;(2)节理倾角对剪切裂纹的影响较小,主要影响拉裂纹数目.总裂纹数随节理倾角的增大先增大后减小,当节理倾角为30°时达到最大.从滚刀破岩效率来看,节理岩体存在一个最优节理倾角.当节理倾角在30°附近时,破岩比能最小,破岩效率最高.基于颗粒离散元法PFC2D可以较好地模拟节理岩体双滚刀破岩过程,弥补室内试验无法进行细观特性研究的缺陷.
关键词：TBM滚刀节理倾角破碎模式破岩比能裂纹数目
分类号：U455.3(隧道工程)
资助基金：国家重点基础研究发展计划（973计划）(973)资助项目(2014CB046904)国家自然科学基金(41130742)
论文发表日期：2015-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
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