盾構盤形滾刀不同刀間距下破巖仿真研究

章 衛/ZHANG Wei（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100）

盾構盤形滾刀不同刀間距下破巖仿真研究

章 衛/ZHANG Wei
（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100）

[摘 要]在考慮滾刀實際幾何形狀、滾刀與巖石的非線性材料特性基礎上，建立了盾構機滾刀擠壓破巖有限元三維模型,求解中對模型的特性參數、邊界條件及時間步長等進行設置，以適用盾構機滾刀與巖石相互作用過程中的動態仿真或瞬態破巖，并對仿真結果進行對比分析。并得到雙刃滾刀在破巖相互作用中刀具受力和巖石破碎規律，為以后盾構刀具在刀盤上優化配置提供了參考。

[關鍵詞]盾構；盤形滾刀；破巖；仿真

在硬質巖層施工盾構機主要靠安裝在刀盤上的滾刀來進行掘進，破巖過程是一個復雜多變的過程，滾刀受力也是變化的。利用計算機仿真模擬滾刀破巖過程簡單易行，仿真所得到的結果可以與實際的實驗做對比，分析破巖結果和數據。滾刀破巖的仿真需要有巖石材料，選擇合適的巖石材料參數可以更真實的反應工程巖體。刀盤掘進過程中滾刀既自身轉動又隨刀盤轉動，模擬滾刀切割巖石時，對于滾刀和巖石的相互作用設置尤為重要。開展不同刀間距下對滾刀破巖受力情況的模擬，有著重要的理論和實用意義。

1 滾刀破巖有限元模型

盾構機盤形滾刀破巖過程涉及到材料非線性和接觸非線性等復雜動態過程，要求分析軟件具有強大的動力學分析程序，LS-DYNA就是在工程實踐中最常用的動力學分析程序。……