深部节理岩体TBM滚刀破岩效果及最优刀间距研究

为了优化深部岩体中 TBM 刀盘滚刀的布置，提高 TBM 掘进效率，采用二维离散元软件UDEC分别研究了节理间距、倾角及贯入度对滚刀破岩的影响。研究结果表明：节理间距为50 mm时，裂纹均扩展到节理面，但节理面对裂纹的扩展有阻隔作用，不管节理的倾角如何，裂纹仍然沿着其倾斜的方向扩展；节理间距不大于100 mm时，岩石的裂纹可以扩展到节理面，节理对裂纹扩展起到控制作用；当节理间距不小于150 mm时，裂纹的扩展无法到达节理面，节理基本不影响裂纹扩展；对于水平节理，节理间距较小时，节理的存在不利于滚刀破岩，随着节理间距的增加，这种不利影响逐渐减弱、直至消失。节理倾角为30°时，由于节理倾角较小，节理间距的减小导致最优刀间距也在减小。节理倾角为60°时，节理间距越小越有利于滚刀的破岩。最佳贯入度随着节理倾角的变大存在逐渐上升的变化趋势，倾角0°变大至90°时，最佳贯入度从2 mm左右比较迅速地增大至7 mm左右。