基于離散元的超聲波振動輔助TBM滾刀碎巖分析

作者：韓君鵬,趙大軍,張書磊,周宇

摘要：超聲振動輔助碎巖技術以其弱化巖石強度、降低切削力、加快鉆進速度等優勢受到廣泛關注,將超聲振動技術與滾刀結合,能有效提升隧道硬巖施工滾刀破巖效率。采用顆粒流離散元軟件對超聲波振動輔助滾刀碎巖過程進行了模擬研究,結果表明,超聲波振動能夠產生周期性應力波并向巖石內部傳播,在巖石的近表面區域出現較強的拉應力,有助于淺層巖石的張拉破壞。超聲波振動提升了巖石內部裂紋的生成規模,加快了裂紋的生成速度,提前了裂紋初次萌生時間,對滾刀的破巖性能有良好的增益效果。超聲波振動下巖石裂紋生成更加平穩,減少了躍進式破碎現象,能夠避免因劇烈振動產生的沖擊載荷對滾刀產生異常磨損和破壞,對延長滾刀壽命具有促進作用。

發文機構：吉林大學建設工程學院

關鍵詞：離散單元法數值模擬超聲波振動TBM滾刀discrete element methodnumerical simulationultrasonic vibrationTBMdisc cutter

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