全斷面硬巖盾構刀具磨損機理分析及控制措施

周靜增，賴金輝，王建華，戴敏澤，謝逢之

（1.杭州市建設工程質量安全監督總站，浙江 杭州 310005；2.上海地鐵咨詢監理科技有限公司，上海 200032；3.杭州市地鐵集團有限責任公司，浙江 杭州 310003）

當前我國地下空間建設已進入高潮，在城市快速路和城市軌道交通隧道建設施工中，盾構法施工工藝占有重大比例。在實際工程施工過程中，因為盾構機刀盤刀具磨損過快，不僅增加了施工成本，而且更換刀具過程中安全生產事故時有發生。特別是在一些跨江過湖越海隧道施工中，因水壓較高，地質復雜，頻繁更換刀具將面臨更大工程施工風險，因此刀具配置與地層之間的適應性研究顯得尤為重要。

盾構刀具的磨損是巖體與刀具相互作用的結果，刀具磨損的影響因素復雜，地質、參數設定、地下水、刀具配置、姿態控制、泡沫使用、刀具自身材料及形狀等都對刀具磨損有影響。為真實反映刀具破巖過程，夏毅敏等［1］使用有限元建立非線性彈塑性本構模型巖體和刀具相互作用三維模型并進行分析計算，真實地反映了刀具磨損和巖石碎裂動態過程，結果表明巖石破碎主要由拉伸裂紋和裂紋延伸構成。

利用摩擦學原理，吳俊等［2］結合CSM模型，基于理想巖體模型［3］，通過力學分析和理論推導，得出滾刀和切刀磨損量預測計算公式，通過工程驗證，結果精度較高。王旭等［3］考慮刀具受力和地質因素，對刀具磨損進行分析，并認為建立預測分析模型應綜合考慮地質和機械因素等不可控因素?！?br>