TBM滚刀破岩过程及细观机理颗粒流模拟

采用颗粒流再现了锦屏大理岩脆—延—塑性转化特征，利用获得的细观参数建立TBM滚刀破岩离散元模型，模拟了单个TBM滚刀侵入断续单裂隙岩体过程，分析了裂隙倾角和围压对滚刀破岩效果的影响规律，最后从细观层面探讨了滚刀破岩机理。结果表明：含单裂隙岩体在单刀作用下，总体上表现为压缩性破坏、规则裂纹萌生与扩展、粉核区形成和主裂纹贯通4个阶段；当裂隙水平时翼裂纹萌生于裂隙中部，裂隙倾角较小时翼裂纹萌生于距尖端一定距离处，随着裂隙倾角的增大翼裂纹在裂隙尖端萌生。随着围压的增大，粉核区的范围逐渐变大，在高围压作用下出现侧向裂纹向自由面扩展；裂隙岩体比完整岩石更容易发生破坏，而且不同倾角裂隙岩体破坏难易程度也有所不同，总体上表现为：15°<45°<60°<0°<30°<90°<75°破岩由易到难。有围压条件下破岩难于无围压条件，且困难程度随着围压的提高而增大。