TBM刀盘出碴槽结构对出碴效率的影响规律

为了研究刀盘出碴槽结构参数对全断面岩石掘进机（TBM）出碴特性的影响规律，本文以某供水隧道工程为背景，考虑掘进过程中岩碴产生、下落以及与滚刀碰撞等因素，建立TBM刀盘（含滚刀）出碴过程数值计算模型，探究出碴槽长宽比、开口角度对刀盘出碴性能的影响规律。仿真结果表明：排碴过程中，岩碴颗粒数量的增长速率先快后慢，最后趋于平稳；TBM刀盘开口面积一定时，随着出碴槽长宽比增大，排碴量加速下降43%；随着出碴槽开口角度的增大，排碴量呈现先增大后减小趋势；当开口角度为35°时，出碴效率最高。设计出碴槽时，在控制开口宽度尽量大的前提下，开口角度优化范围为20°~35°。设计的针对该供水工程的TBM刀盘开口，经过两年多的工程掘进，效果良好。