高频破碎锤清礁的凿入规律研究

高频破碎锤是一种符合生态航道整治要求的新型除礁技术。为探究高频破碎锤清礁的凿入规律,通过高频破碎锤凿击模型试验,以凿入深度为衡量破岩效率的主要参数,研究钎杆凿入深度随时间变化的规律,分析不同岩体强度和不同工作档位对凿入深度的影响,在此基础上拟合不同工况下凿入深度分别与凿击时间和岩体强度的经验公式。研究结果表明：凿入深度随凿击时间呈非线性正增长关系,增长幅度随时间增大而减小;凿入深度随岩体强度增大而减小;凿入效率随工作档位变大而提高,其中3档为最佳工作档位。     

钎杆对岩体有效作用力试验研究

钎杆是高频破碎锤工作时作业环境最恶劣、受力情况最复杂的关键构件。为探究钎杆对岩体的有效作用力及其变化规律,从而确定最佳工作频率,本文基于高频破碎锤凿击模型试验,得出了钎杆的凿入深度及微应变随时间的变化情况,并基于此分析了凿入深度和微应变随时间的变化规律,推导了有效作用力的计算公式。研究结果表明：钎杆凿入岩体时的微应变与时间呈周期相同但幅度不同的振动曲线关系,其中峰值最大的振动为有效作用;钎杆的凿入深度和有效作用力均随凿击时间呈非线性正增长趋势,但不随挡位的增加呈线性增长;从钎杆的工作效率和磨损情况看,3挡均为最佳工作挡位,其对应的工作频率即为最佳工作频率。     

高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究

破碎锤破岩法作为一种生态环保的清礁方法，在工程建设及航道整治开挖中得到越来越广泛的使用，但关于高频振动冲击作用下礁石损伤演化规律研究较少，破碎锤冲击参数对礁石损伤破碎的影响研究不足。基于水下破碎锤清礁现场试验数据，建立破碎锤冲击下岩体损伤数值计算模型，探究不同参数下的破碎锤破礁规律，并运用极差分析法分析破碎锤破礁的主控因素。结果表明：随着工作油压的增大，礁石破碎参数非线性增加，破碎体积线性增加；随着冲击频率的增大，礁石破碎参数值先增加后保持不变；随着礁石强度增加，礁石破碎参数值均减小；工作油压是破碎锤破礁效率的主控因素，其次是冲击频率，最后是礁石强度。     

高频破碎锤水下破礁特性的现场试验研究*

为研究长江航道环境敏感区生态清礁技术，通过开展高频破碎锤水下清礁现场试验，研究高频破碎锤水下清礁特性，优化破礁参数。试验结果表明：高频破碎锤锤击过程中钎杆嵌入礁石的速度随钎杆和礁石接触面的增大而逐渐降低。钎杆嵌入深度随锤击时间的增大依次经历陡增、缓增及恒定3个阶段，依次对应高频破碎锤的高效破岩、低效破岩和无效破岩阶段。高频破碎锤水下清礁的单次最优锤击时间为20 s，最优锤击间距为0.3 m。研究成果对丰富环境敏感区水下生态清礁技术具有重要的参考价值。     

基于离散元的铣挖破礁施工参数研究

为解决生态清礁的迫切需求，铣挖法作为机械开挖岩石的方法被用于水下清礁。本文根据铣挖清礁的现场试验资料，基于离散元3DEC模拟铣挖清礁的过程，研究不同施工参数(输出扭矩、工作压力、吃刀深度、摆臂速度)的破礁规律。模拟结果表明：输出扭矩和工作压力对铣挖头的运转情况影响显著，过大的工作压力导致铣挖头出现卡刀现象；铣挖头卡刀会增加截割阻力影响截齿寿命；铣挖头正常运行的比能耗随工作压力的增大而减小。摆臂铣削的截割阻力和铣挖效率均随吃刀深度和摆臂速度增大而增大；比能耗随吃刀深度的增大而减小，与摆臂速度呈指数减小的趋势。研究成果对铣挖破礁实际施工具有重要参考意义。