巖土切削的離散元模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著地下空間開發(fā)需求的與日俱增,盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在隧道建設(shè)中的作用日趨顯著。刀盤刀具作為盾構(gòu)機(jī)的主要工作部件,其切削及破碎性能往往決定了工程施工的效率及成本,而切削過程中刀具所受載荷是影響刀具切削性能的關(guān)鍵因素。本文從巖土切削機(jī)理入手,將離散元模擬和實(shí)驗(yàn)研究兩者相結(jié)合,對巖土切削過程和刀具所受載荷進(jìn)行深入研究,提出合理的刀具幾何參數(shù)及工作參數(shù),達(dá)到減小刀具受力、提高掘進(jìn)效率的目的。
　　本文主要做了以下工作:
　　第1章介紹了不同

2、種類盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造及其工作原理,對刀具切削巖土的機(jī)理做了文獻(xiàn)總結(jié),討論了國內(nèi)外數(shù)值模擬方法在巖土切削問題上的研究進(jìn)展,分析了離散元法在巖土切削問題上的優(yōu)勢,并提出本文的研究意義。
　　第2章結(jié)合巖土的特性與顆粒簇方法,分別采用平行鍵和接觸鍵連接模型建立了軟巖和土體的離散元模型。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過模擬單軸壓縮試驗(yàn)、巴西試驗(yàn),標(biāo)定了軟巖離散元模型的微觀參數(shù);根據(jù)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過模擬雙軸壓縮試驗(yàn),標(biāo)定了土體離散元模型的微觀參數(shù)。<

3、br>　　第3章結(jié)合刀具切削巖土的特點(diǎn),建立了軟巖切削的離散元模型,動態(tài)模擬了軟巖切削過程,采用單因素法分析了切削速度、刀具貫入度、刀具前角、刀刃鈍圓半徑對刀具載荷的影響。建立四因素四水平正交模擬分析表,比較各參數(shù)影響刀具載荷的程度,提出合理的刀具幾何參數(shù)及工作參數(shù)。
　　第4章對軟巖切削模擬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。標(biāo)定了刀具所受水平力及垂直力,利用回轉(zhuǎn)式切削實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對軟巖試樣做了三組切削實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)與模擬進(jìn)行對比,兩者結(jié)果基本吻合,表明了