TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法
肖南
周小平
程浩
翟淑芳
1.重庆大学土木工程学院 重庆400045;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥2300072.重庆大学土木工程学院 重庆400045;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥2300073.重庆大学土木工程学院 重庆400045;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥2300074.重庆大学土木工程学院 重庆400045;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230007
摘要：采用改进的有限元-光滑粒子流体动力学耦合(FEM-SPH)的方法,建立了TBM单滚刀和双滚刀破岩的三维数值耦合模型,研究了TBM破岩机理,研究结果表明,压碎区形成阶段,在单滚刀推力的作用下,微裂纹向下扩展形成扇形破坏区;在切向力的作用下,微裂纹向前扩展形成另一个扇形破坏区,两个扇形破坏区组成了锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,侧向裂纹的扩展速度大于中央裂纹的扩展速度;在微裂纹扩展阶段,中央裂纹的扩展速度大于侧向裂纹的扩展速度;当滚刀向岩体的边缘滚动时,边缘部位的岩石以扇形失效;压碎区形成阶段,每个滚刀单独作用在岩石上,在每滚刀的下方形成一个锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,由于滚刀之间的相互作用,赫兹裂纹改变扩展方向;在微裂纹扩展阶段,赫兹裂纹连接和贯通,形成岩片.
关键词：TBM破岩FEM-SPH耦合算法岩片
分类号：U451.2(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(2014CB046903)国家自然科学基金(51325903)国家自然科学基金(51279218)
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）
英文信息