硬岩掘进机高压水砂前混破岩影响因素试验研究

将前混合磨料水射流破岩技术应用于硬岩掘进机（TBM）上，有望解决隧道施工过程中遇到高强度岩石时，传统滚刀破岩效率低、成本高的难题，但前混合磨料水射流破岩受多种因素影响，系统复杂，在TBM破岩掘进领域的应用还不够成熟。基于此，利用高压水、砂破岩试验装置，开展了固定状态下喷头定时、移动状态下喷头定速的对比试验，研究不同静水压、射距、喷嘴的运动状态对磨料平均消耗量以及破岩坑槽深度和宽度的影响，针对破岩宽度效果，各因素影响大小依次为移动状态、射距、静水压；针对破岩深度，各因素影响大小依次为移动状态、静水压、射距。通过探究前混合磨料水射流技术的破岩最佳参数，为TBM的新型破岩技术研究提供依据。     

全断面隧道掘进机锥面刀盘滚刀破岩机制研究

为揭示全断面隧道掘进机（TBM）锥面刀盘的滚刀破岩机制，明确滚刀安装排布对岩石破碎效果的影响规律，在对锥面刀盘多台阶悬切破岩模式分析的基础上，基于颗粒离散元方法构建锥面刀盘滚刀破岩数值模型并进行试验验证，开展锥面刀盘“平-锥”过渡区域滚刀破岩过程的数值模拟研究。研究结果表明：锥面刀盘锥区滚刀的破岩本质为临空面辅助破岩，破岩效果受到盘面锥角、滚刀间距、滚刀安装倾角的共同影响；为提高锥面刀盘破岩效率，可适当增大盘面锥角、减小锥区滚刀间距、增大滚刀安装倾角使锥区“斜刀正装”；对于抗压强度为180 MPa的极硬花岗岩，为确保高效破岩，建议盘面锥角为25°，锥区滚刀间距不大于70 mm，滚刀安装倾角与盘面锥角接近。     

自由面预割缝下底切滚刀铣削破岩机理研究

为提高底切滚刀铣削破碎硬岩性能、降低其破岩载荷，建立预割缝下底切滚刀铣削破碎硬岩数值模型，研究不同铣削厚度和割缝参数（割缝间距、割缝深度）组合对底切滚刀破岩性能的影响规律，揭示预割缝对底切滚刀破岩的影响机制。结果表明，割缝间距和滚刀直径相同时滚刀铣削预割缝条件下的岩石可以等效为滚刀铣削无侧限压力岩石，与无割缝岩石相比截割力减小率降低超30%；底切滚刀铣削厚度和割缝间距的匹配关系对破岩比能的影响显著，在最佳破岩比能时其组合关系为截深20 mm、割缝间距100 mm；分析岩屑分形维数和破岩比能之间的关系，比能耗随着分形维数的增加呈线性增大。     

TBM边缘滚刀关键参数对破岩效率影响规律研究

破岩效率是衡量滚刀破岩性能的关键指标。文章基于离散单元法建立边缘滚刀破岩仿真模型,采用多因素正交设计法进行了边缘滚刀破岩过程试验,以破岩效率为边缘滚刀破岩性能的评价指标,研究了刀刃角、刀刃宽、安装倾角与刀盘过渡圆弧半径对滚刀破岩效率的影响规律,并针对大理岩和混凝土两种不同切削对象分析了各因素单独作用对边缘滚刀破岩效率的影响规律。试验结果表明:倾角对边缘滚刀破岩效率的影响十分显著,圆弧半径和刀刃角的影响次之,刀刃宽的影响最小;各因素对不同岩石的破岩效率影响规律不同,安装倾角和刀盘过渡圆弧半径对大理岩和混凝土的破岩效率影响相同,而刀刃角和刀刃宽对两者的影响则相反。最后,通过实验发现安装倾角为4°时的破岩效率约为8°时的1.8倍,验证了安装倾角对边缘滚刀破岩效率影响很大的规律。     

不同围压下节理岩体中TBM滚刀破岩效率研究

为提高TBM掘进效率,降低TBM施工成本,有必要研究节理岩体中的滚刀破岩效率。为此,文章采用二维离散元软件UDEC研究在不同围压下,节理间距、节理倾角、滚刀间距及贯入度对破岩效率的影响规律。研究表明:(1)节理倾角以30°附近为界向上增加或向下减小,比能耗随围压增加而减小的趋势变缓,并且在接近90°和0°时,围压的增加对滚刀破岩呈现不利影响;(2)节理岩体节理间距越小,比能耗受围压影响越明显。随着节理间距的增加,围压对比能耗的影响逐渐弱化,直至消失;(3)节理倾角0°附近,在满足安装要求的情况下滚刀间距宜取小值;节理倾角30°附近,刀间距100 mm左右时比能耗最小;节理倾角60°时,刀间距120 mm左右比能耗最小;(4)在滚刀之间裂隙贯通的前提下,节理岩体取较小贯入度时破岩效率较高。     

掘进机滚刀最优破岩刀间距的分析与计算

为进一步提高掘进机刀盘滚刀的破岩效率,在刀盘设计过程中确定合理的刀间距显得尤为重要。文章在利用岩石破碎角推导破岩刀间距范围的基础上,基于RFPA分析系统,进行了双刀、三刀作用下的不同刀间距破岩效果的分析,并推导出了最优破岩刀间距的计算公式;为验证刀间距计算公式的准确性,基于自主研制的滚刀岩机作用综合试验台,进行了三滚刀顺次滚压作用下的不同刀间距破岩效率的试验研究。试验结果验证了所推导的最优刀间距计算公式的科学性,进一步完善了刀盘刀具高效破岩理论。     

温度-应力耦合场盘形滚刀破岩实验装置的设计和研究

文章在分析温度对于岩石的影响以及在温度场作用下岩石内应力分布情况的基础上,通过设计加热实验装置实现温度-应力耦合作用下盘形滚刀的破岩效果研究,其中加热装置设计、温度场对于岩石的影响为设计的重点。文章采用ABAQUS软件分析模拟了温度对于岩石的影响以及在温度场作用下岩石的内应力分布情况。结果表明,此实验装置的设计对于研究岩体力学属性的影响规律、提高破岩效率、增强地质适应性、延长滚刀使用寿命等方面具有重大意义。     

油田乳状液破乳方法研究进展

归纳了近年来乳状液破乳方法的研究进展,破乳方法主要分为化学破乳法、物理破乳法、生物破乳剂法、联合破乳法和膜破乳法。化学破乳法有破乳剂法、电解质破乳法;物理破乳法主要有重力法、离心法、电学破乳法、膜润湿聚结法和研磨破乳法;膜破乳法有微滤膜破乳法和微孔膜破乳法。介绍了各种方法的特点、破乳机理和发展现状。目前,化学破乳法应用的最广泛,物理破乳法具有一定应用,膜破乳法是近几年来发展起来的破乳方法,具有广阔的应用前景。文中对今后乳状液破乳工作的发展方向提出了建议。     

岩碴观测对硬岩TBM施工的指导意义

文章介绍了围岩在TBM刀具作用下,不同地质条件下形成的岩碴的状态.通过对岩碴的观测,适时反映出开挖面围岩的情况,对TBM施工具有指导意义.     

轨道交通硬岩掘进技术（TBM）的应用研究

为提高轨道交通硬岩掘进效率、质量与安全性,对TBM在城市地下工程中的应用进行研究。首先,对TBM工作原理及关键技术进行分析;其次,结合实际案例,分析TBM在硬岩掘进中的应用效果;最后,通过案例工程施工效率和成本数据的对比,进一步验证TBM在城市地下交通工程中的显著优势。认为TBM在轨道交通硬岩掘进中有较高的可行性、经济性和安全性优势,可为城市交通基础设施建设提供可靠的技术支持。     

无覆盖层嵌岩桩承载性状的有限元分析

文章采用有限元软件ABAQUS建立简化后的桩一岩三维实体有限元模型,分析了岩层坡度变化对嵌岩桩承载性状的影响,并研究了嵌岩深度和桩身强度对陡峭岩层嵌岩桩承载力的影响。计算结果表明：当岩层倾斜角较大时,岩层倾角的变化对桩的承载能力影响显著;但当岩层坡度较缓,且缓于一定坡度比时,岩层倾角的变化对桩承载性状影响甚微;适当加大桩身混凝土强度等级可以提高陡峭岩层上桩基的承载能力,而增大桩基嵌岩深度对桩承载能力的提高影响不大。     

硬岩隧洞掘进机(TBM)刀具的管理

文章对硬岩隧洞掘进机(TBM)刀具的管理内容进行了分析,使施工技术人员和生产管理人员能够清楚地认识到只有对刀具进行管理,那么在TBM施工中才能够降低生产成本,节约检修时间,提高掘进效率,从而为企业带来巨大的经济效益。     

软岩隧道贯通段施工技术

文章以兰渝铁路杨家湾软岩隧道贯通面施工为例,预测贯通段围岩、支护在贯通过程及贯通后可能产生的变形程度及变形原因分析,并通过采取对贯通面两侧已施工的初期支护和未贯通段岩层的预支护等施工技术手段,达到控制由贯通产生的围岩和支护变形,确保洞室的稳定及施工安全.     

水平小净距隧道中夹岩安全系数法研究与应用

中夹岩柱是小净距隧道围岩稳定控制的关键部位,判别中夹岩的安全性是工程设计和施工过程中的重难点.文章通过分析不同围岩级别、埋深情况下中夹岩的破坏模式,建立Ⅳ级围岩条件下水平小净距隧道中夹岩力学分析模型,并确定中夹岩破裂面位置.根据中夹岩上部滑块体形状的不同分为两种情况,通过边坡稳定性原理、极限平衡假设及普氏压力拱理论推导...     

炭质岩边坡破坏模式及处治措施研究

炭质岩边坡的治理历来是边坡防护工程中的一个难点。文章基于六寨至河池高速公路工程施工中的经验,总结分析了炭质岩边坡的破坏形式及破坏机理,并针对不同的破坏形式提出了相应的处治措施,取得了较好的工程实际效果,为炭质岩地区类似工程的设计、施工提供参考。     

天然岩沥青改性道路沥青性能的试验研究

依据沥青的改性机理,利用天然岩沥青对不同类型的道路沥青路用性能进行改性,研究不同岩沥青掺量对道路沥青路用性能的影响,同时推荐了岩沥青合理掺量范围的确定方法。研究结果表明,利用天然岩沥青改性后的道路沥青,不仅具有良好的热稳定性,而且除了低温性能改善不大外,其他性能指标均有大幅度改善,利用天然岩沥青对道路石油沥青进行改性在实践和技术上都是可行的。     

复合地层不同岩石强度下滚刀贯入试验研究

复合地层对滚刀的破岩效率及掘进参数有较大影响。文章针对济南市轨道交通R1线一标段复合地层盾构区间,开展了不同强度试件滚刀贯入力学试验,研究了不同贯入速率对滚刀破岩的影响。结果表明:岩石强度越大,抗侵入系数越大,脆性破坏越明显,滚刀受到的冲击荷载就越大;贯入速率对滚刀破岩的影响与岩石强度的类似,但跃进点贯入荷载、荷载跌落值和临界贯入度都与贯入速率呈对数函数关系;滚刀破岩过程可以划分为压密阶段、密实核形成和发展阶段、裂纹贯通失稳阶段和残余强度阶段。     

岩锚梁施工新技术

文章主要介绍特大断面地下厂房、洞库中岩锚梁的岩台开挖、锚杆及混凝土施工的成功做法,并指出了岩锚梁施工中的关键技术.     

水平小净距隧道中夹岩安全系数法研究与应用北大核心CSCD

中夹岩柱是小净距隧道围岩稳定控制的关键部位,判别中夹岩的安全性是工程设计和施工过程中的重难点。文章通过分析不同围岩级别、埋深情况下中夹岩的破坏模式,建立Ⅳ级围岩条件下水平小净距隧道中夹岩力学分析模型,并确定中夹岩破裂面位置。根据中夹岩上部滑块体形状的不同分为两种情况,通过边坡稳定性原理、极限平衡假设及普氏压力拱理论推导中夹岩上部滑块体的抗滑力、下滑力以及安全系数的计算公式,从而建立起评判中夹岩安全性的安全系数法,并结合数值模拟对其进行验证。将经验证后的安全系数法应用于某实际隧道工程,判断其中夹岩安全性,得出该隧道中夹岩破坏临界厚度为6 m,进而对6 m以下的中夹岩使用锚杆进行加固。     

桥梁嵌岩桩设计实用计算方法

针对现行桥梁规范中嵌岩桩的单桩轴向受压容许承载力的计算公式,参照有关文献,建议了几种不同条件下嵌岩桩单桩轴向受压容许承载力计算方法,并举例加以论述.