TBM双滚刀破岩过程模拟及刀圈结构设计

为研究TBM盘形滚刀作用下岩石的破碎过程及刀圈结构参数对破岩过程的影响，利用离散元方法建立了双滚刀线性切削岩石三维模型，研究了不同因素影响下岩石的接触力、微观裂纹扩展及破碎颗粒生成规律；分析了刀刃宽及刀刃角对破岩过程的影响，建立了刀圈结构参数与破岩效率的映射关系；结果显示岩石微观破坏以张拉破坏为主，裂纹呈加速扩展趋势；刀圈结构参数刃宽及刃角对于破岩过程均有影响，其中前者的影响较为明显。刃宽增大导致滚刀受力及破岩体积均明显增大，而刃角对于这两者的影响相对较小。基于以上映射关系，以17寸滚刀为例，进行了结构参数设计，获得了最优的滚刀刃宽和刃角。