TBM两级螺旋式刀盘出渣机制数值模拟研究
Modern Tunnelling Technology（2023）
Abstract
针对现有全断面岩石隧道掘进机(TBM)两级刀盘出渣缺乏合理的结构方案和优化设计方法,采用颗粒离散元方法构建数值模型模拟TBM两级刀盘出渣过程,并进行出渣缩比试验验证数值模型的可靠性.通过数值模拟研究出渣口排布与尺寸、螺旋形式与螺距、一/二级刀盘直径比、刀盘转速等因素对出渣性能的影响规律.结果表明:螺旋式结构是TBM两级刀盘有效的出渣结构方案;各因素对两级刀盘综合出渣性能的影响程度由大到小依次为刀盘转速>一级刀盘背部出渣口长度>后螺旋螺距.对于掘进直径为8m的两级螺旋式刀盘,建议其最优结构形式和参数为:面、背部出渣口同位且有前后螺旋,后螺旋螺距0.85 m,一级刀盘背部出渣口长0.9 m,一/二级刀盘直径比不大于0.55,刀盘转速不大于6 r/min.
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Key words
Full-face rock tunnel boring machine,Two-stage cutterhead,Mucking,Spiral,Particle discrete element
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