TBM是一種大型隧洞掘進(jìn)裝備,刀盤系統(tǒng)是TBM重要組成部分,國(guó)內(nèi)外學(xué)者從滾刀的尺寸、破巖機(jī)理、受力預(yù)測(cè)公式、磨損特性到刀盤的滾刀布局、推力扭矩分析等做了大量的研究工作。但是都是以彈塑性力學(xué)角度分析滾刀與巖石的相互作用為基礎(chǔ),由于巖石獨(dú)特的特性,巖石局部的高應(yīng)力只會(huì)使其局部喪失強(qiáng)度,巖石并沒(méi)有發(fā)生整體破壞。從能量角度分析滾刀破巖機(jī)理、能量特征和轉(zhuǎn)化過(guò)程,從而為滾刀破巖研究提供一種新思路�；谄茙r中的能量特性,提出了刀盤滾刀優(yōu)化布局方法、滾刀磨損預(yù)測(cè)和特性研究。具體研究工作如下:首先,針對(duì)彈塑性力學(xué)分析巖石破壞的局限,從能量角度研究分析了驅(qū)動(dòng)巖石破壞的能量特征、轉(zhuǎn)化過(guò)程以及兩種破壞機(jī)制——應(yīng)變軟化機(jī)制和應(yīng)變硬化機(jī)制;其次,針對(duì)隧道掘進(jìn)時(shí)耗能多、刀盤變形大等問(wèn)題,對(duì)滾刀進(jìn)行優(yōu)化布局設(shè)計(jì)�；贑SM受力模型,推導(dǎo)出帶有刀間距變量的刀盤破巖比能公式;以破巖比能最低原則,采用標(biāo)準(zhǔn)GA算法,分別對(duì)中心刀和正刀區(qū)域的各刀間距與過(guò)渡區(qū)域的刀間傾角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);以徑向載荷和傾覆力矩的加權(quán)最小為原則,對(duì)正刀和邊緣滾刀的極角進(jìn)行優(yōu)化。采用實(shí)例證明了優(yōu)化后的滾刀布局,不僅能使刀盤破巖比能降低了1.41%,而且使... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

現(xiàn)代隧道掘進(jìn)機(jī)Figure1-2Moderntunnelboringmachine

圖 1-3 TBM 全景圖Figure 1-3 TBM panoramaTBM 分為開(kāi)敞式和護(hù)盾式[5]，如圖 1-4 所示，開(kāi)敞式 TBM 也稱支撐式 TB撐靴式 TBM，特點(diǎn)是適應(yīng)硬巖地層，由于沒(méi)有盾體，TBM 掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的巨

單支撐主梁開(kāi)敞式TBMFigure1-5Single-supportgirderopenTBM

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]楔形刀具侵入巖石損傷破壞影響因素的理論分析及數(shù)值模擬[J]. 鄒飛,龍萬(wàn)學(xué),李亮.  巖土力學(xué). 2016(07)
[2]TBM盤形滾刀磨損速率研究[J]. 譚青,謝呂堅(jiān),夏毅敏,朱震寰,孫鑫鍵,王艷宜.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(03)
[3]基于磨料磨損的TBM滾刀磨損預(yù)測(cè)研究[J]. 趙海鳴,舒標(biāo),夏毅敏,鄭偉.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(04)
[4]基于灰關(guān)聯(lián)分析的全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)滾刀布局優(yōu)化方法[J]. 耿麒,魏正英,杜軍,盧秉恒.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(21)
[5]基于CSM模型的硬巖TBM滾刀磨損預(yù)測(cè)方法[J]. 李剛,朱立達(dá),楊建宇,王宛山.  中國(guó)機(jī)械工程. 2014(01)
[6]TBM邊緣滾刀破巖機(jī)理的數(shù)值研究[J]. 夏毅敏,吳元,郭金成,田彥朝,林賚貺,卞章括.  煤炭學(xué)報(bào). 2014(01)
[7]盤形滾刀破巖過(guò)程的數(shù)值研究[J]. 譚青,李建芳,夏毅敏,徐孜軍,朱逸,張佳.  巖土力學(xué). 2013(09)
[8]全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)滾刀布置的優(yōu)化方法[J]. 耿麒,魏正英,杜軍.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(09)
[9]循環(huán)荷載作用下巖石損傷變形與能量特征分析[J]. 趙闖,武科,李術(shù)才,趙建綱.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(05)
[10]一種基于CSM模型的TBM刀盤比能預(yù)測(cè)方法[J]. 李剛,于天彪,費(fèi)學(xué)婷,王宛山.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(12)

博士論文
[1]巖石變形破壞過(guò)程中的能量演化機(jī)制[D]. 張志鎮(zhèn).中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]TBM邊緣滾刀組合優(yōu)化布置研究[D]. 沈斌.中南大學(xué) 2014
[2]TBM盤形滾刀貫入度與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 吳峰.中南大學(xué) 2012



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