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卵石 盾构 机器人 新型 研究

资源描述：

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内容简介：

一、滚刀受力概述盘形滚力三向力是研究盾构机盘形滚刀掘进行为及预测盾构机掘进性能的关键参数定义为:垂直力为盘形滚刀所受的垂直于掌子而的力,代表着盾构机推进所需的推力;滚动力为盘形滚刀所受的平行于掌子面并与盘形滚刀运动圆形轨道相切的力,代表着盾构刀盘转动所需的扭拒;侧向力为盘形滚刀所受的平行于掌子面并平行于盘形滚刀轴线的力,代表盘形滚刀所受的偏载。三向力含义的示意图如间所示。 盘形滚刀所受的三向力二、盘形滚刀的破岩机理分析经工程实践认为,单把盘型滚刀破岩是以载荷由小到大逐步增加的方式进行在滚刀切入岩石并形成破碎岩片由以下几个过程组成,:(a)岩石产生弹塑性变形;(b)滚刀下岩石被挤压破碎;(c)压碎岩石被压密,形成密实核,密实核成为传力介质,在滚刀正下方产生裂纹:(d)随后产生岩片的机理主要有下面两种理论:拉破坏:拉应力导致放射状裂纹,并形成碎片;剪破坏:推剪力形成剪切面,产生岩石碎片结合工程施工实践,研究认为,不同的破坏理论是与岩石类型、滚刀几何形状及尺寸有关的剪破坏比较适合用于V形滚刀;而对于目前常使用的CCS滚刀,则以拉剪组合模式产生岩石碎片,如图(3一1)所示：刀盘旋转并压入岩石的过程中,盘形滚刀对岩石将产生挤压、剪切、拉裂等的综合作用,首先在刀刃上会产生小块破碎体,进而刀刃下的粉碎岩石被压密形成密实核,随后密实核将滚刀压力传递给周围的岩石,并产生径向裂纹,其中有一条或多条裂纹向刀刃侧向延伸,到达自由面或与相邻裂纹交汇,形成岩石碎片。三、盘形滚刀破岩受力模型A岩石与滚刀接触面积，见下图阴影部分。 滚刀刃角R滚刀半径S滚刀刀间距岩石无侧限抗剪强度c单轴抗压强度，部分岩石抗压强度见下表。岩石名称抗压强度/Mpa干抗压强度饱和抗压强度花岗岩4022025205闪长岩97.723268.8159.7辉绿岩118.127258245.8玄武岩102.7290.5102192.4石灰岩13.4206.77.8189.2砂岩17.5250.85.7245.5页岩5713613.775.1黏土岩20.7592.431.8凝灰岩61.7178.532.5153.7石英岩145.120050176.8片岩59.6218.929.5174.1破岩系数/c为滚刀接岩角 滚刀安装倾角h切入岩石的深度例：取切割深度h=3mm,岩石抗压强度c =150MPa,盘形滚刀半径R=216mm,盘形滚刀刃角=20,刀尖圆角半径r=8mm,抗