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全断面隧道掘进机破岩机理离散元分析
引用本文:蒋明镜,孙亚,王华宁,袁聚云.全断面隧道掘进机破岩机理离散元分析[J].同济大学学报(自然科学版),2016,44(7):1038-1044.
作者姓名:蒋明镜  孙亚  王华宁  袁聚云
作者单位:同济大学 土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092;同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海 200092;同济大学 土木工程学院, 上海 200092,同济大学 土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092;同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海 200092;同济大学 土木工程学院, 上海 200092,同济大学 土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092;同济大学 航空航天与力学学院, 上海 200092,同济大学 土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092;同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海 200092;同济大学 土木工程学院, 上海 200092
基金项目:,国家重点基础研究发展规划(973)项目(No. 2011CB013504, 2014CB046901)
摘    要:将基于微观胶结试验得到的岩石微观力学模型植入离散元软件,模拟滚刀破岩过程并重点分析滚刀破岩各阶段的宏微观机理.结果表明:滚刀破岩过程按破岩阻力和侵入深度的关系可以分为3个阶段,即加载阶段、卸载阶段和残余跃进阶段;破岩过程中的胶结破坏主要分为拉破坏和剪扭破坏2种类型,其中,中裂纹主要由拉剪扭复合破坏引起,斜裂纹主要由拉破坏引起,证实了张拉破坏理论.加载阶段是滚刀破岩的必经阶段,卸载阶段是滚刀破岩的关键阶段,有效利用卸载阶段破碎特性可以提高破岩效率.

关 键 词:全断面隧道掘进机(TBM)  破岩机理  离散元模拟
收稿时间:2015/8/31 0:00:00
修稿时间:2016/5/11 0:00:00

Rock Failure Mechanism Analysis With Discrete Element Method by Using Tunnel Boring Machine
JIANG Mingjing,SUN Y,WANG Huaning and YUAN Juyun.Rock Failure Mechanism Analysis With Discrete Element Method by Using Tunnel Boring Machine[J].Journal of Tongji University(Natural Science),2016,44(7):1038-1044.
Authors:JIANG Mingjing  SUN Y  WANG Huaning and YUAN Juyun
Abstract:The process of rock cutting was simulated by discrete element method software where the reasonable contact model for rock summarized from the micro bond contact experiment was implanted. The macroscopic and microscopic mechanism on the crack propagation of each stage during rock cutting was investigated. The results show that: the process of rock cutting can be divided into three stages, i.e. loading stage, unloading stage and residual leaping broken stage; failures of the bonds mainly exhibit tensile failure and shear torsion failure. The crack under the tip is mainly caused by shear torsion failures while oblique crack is mainly caused by tensile failures. Therefore, the tension failure theory was confirmed. The unloading stage is the critical stage of the overall process and the efficiency of rock fragmentation will be improved if the fragmentation behavior of unloading stage is efficiently used.
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