双节理岩体TBM滚刀破岩过程数值模拟

施雪松¹,管清正²,王文扬¹,许振浩¹,林鹏^1*,王孝特¹,刘洁¹

1. 山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061;2. 浙江大学建筑工程学院, 浙江 杭州 310058

发布日期:2020-08-13

作者简介:施雪松(1993— ),男,北京昌平人,硕士研究生,主要研究方向为岩性识别与隧道超前地质预报. E-mail:sdusxs@163.com. *通信作者简介:林鹏(1989— ),男,山东诸城人,博士,主要研究方向为隧道工程灾害机理,风险评估与灾害防治. E-mail:sddxytlp@sdu.edu.cn
基金资助:国家自然科学基金面上项目(51879153);山东省自然科学基金面上项目(ZR201808080053);中国博士后科学基金(2019M662361)

Numerical simulation of rock fragmentation process by TBM cutter in double-joint rock mass

SHI Xuesong¹, GUAN Qingzheng², WANG Wenyang¹, XU Zhenhao¹, LIN Peng^1*, WANG Xiaote¹, LIU Jie¹

1. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China;
2. Department of Civil Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang, China

Published:2020-08-13

摘要/Abstract

摘要： 为了研究节理特征对全断面掘进机(tunnel boring machine, TBM)盘形滚刀破岩的影响,采用颗粒流方法建立盘形滚刀与含平行双节理岩体的二维数值模型,进行不同节理倾角和间距的30组数值试验,根据数值试验结果研究岩体破裂模式、滚刀竖向接触力峰值随节理倾角和间距的变化规律、滚刀破岩过程中细观裂纹扩展规律。研究结果表明:不同的节理特征下,滚刀破岩可以分为4种基本的破裂模式;滚刀竖向接触力峰值随节理倾角的增大呈现先减小后增大的趋势,在节理倾角为30°或45°时最小,在节理倾角为90°时最大;滚刀竖向接触力峰值随节理间距的增大总体上呈现增大趋势;随滚刀的贯入,滚刀竖向接触力与细观裂纹个数有3个关联的变化阶段。通过研究TBM滚刀与节理岩体相互作用机制,揭示不同节理特征对滚刀破岩的影响规律,对TBM滚刀的合理设计和施工有一定的指导意义。


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