水力联合TBM射流移动速度与切割能力匹配问题

摘要：

水力联合TBM(隧道掘进机)在刀盘边缘高线速度状态下,高压水射流喷嘴难以有效发挥射流切割能力,成为制约水射流技术助力机械滚刀破岩效率提升的关键问题,基于此,本文首先对比TBM刀盘边缘的线速度(2.6～4.0 m/s)与水射流岩石切割试验中喷嘴移动速度(0.01～1.50 m/s),发现当前实验室水射流切割试验无法合理反映TBM工作时刀盘高线速度与切割能力的匹配问题;其次,开展砂岩和花岗岩的水射流重复切割试验;最后,探讨提高水射流喷嘴高速移动状态下切割能力的方案,提出实验室开展高速水射流切割试验装备的优化方向,并分析TBM开展磨料水射流破岩的可行性.研究结果表明:试验最大速度下重复切割后砂岩及花岗岩切割深度分别增大100％和55％,说明重复切割可以显著提高水射流切割能力;重复切割岩石产生的热量会导致试样表面温度上升,试验后砂岩和花岗岩表面温度最大分别达到53.0℃和48.1℃;采用水射流重复切割以及研发特殊射流破岩技术,对于提高TBM刀盘边缘高线速度条件下水射流切割深度具有重要意义.

关键词：水力联合隧道掘进机、水射流切割试验、切割能力、喷嘴移动速度、切割装置优化

所属期刊栏目：53

分类号：TU455(土力学、地基基础工程)

资助基金：中国科学院前沿科学重点研究计划项目;国家自然科学基金;中国科学院科技服务网络计划项目（STS）

在线出版日期：2023-01-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：4024-4035