节理倾角对岩石隧道掘进机破岩特性影响的数值研究

• 作者: 刘建平 刘泉声 孔晓璇 潘玉丛 赵怡凡
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: TBM滚刀 节理倾角 破碎模式 破岩比能 裂纹数目
• 年，卷（期）: 2015,（6）
• 页码范围: 1257-1262
• 分类号: U455.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2014.3038

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘建平	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	31	301	11.0	15.0
2	刘泉声	武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室	112	4630	41.0	64.0
4	孔晓璇	武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室	5	18	3.0	4.0
7	潘玉丛	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	7	73	4.0	7.0
8	赵怡凡	武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室	3	11	2.0	3.0