首頁(yè) >> 新聞 >> 科研進(jìn)展

科研進(jìn)展

武漢巖土所新型水力聯(lián)合TBM破巖技術(shù)取得進(jìn)展

發(fā)表日期:2024-06-27來(lái)源:武漢巖土力學(xué)研究所放大 縮小


???隨著(zhù)我國“一帶一路”、CZ鐵路、長(cháng)江經(jīng)濟帶等國家戰略逐步實(shí)施,急需建設大量公路鐵路隧道、超長(cháng)水工隧洞、礦山巷道等。TBM(全斷面隧道掘進(jìn)機)以其快速、高效、環(huán)保、智能化等獨特優(yōu)勢成為長(cháng)大隧道(隧洞、巷道)建設的最佳選擇和必然發(fā)展方向。然而,自TBM誕生至今已有百年,機械刀具破巖模式從未改變,導致傳統TBM的掘進(jìn)效率已達到瓶頸,從技術(shù)上再無(wú)顯著(zhù)提升空間。因此,在不改變傳統TBM主體結構框架的基礎上,通過(guò)把傳統刀盤(pán)刀具機械破巖與水力、激光等技術(shù)組成聯(lián)合破巖方式,研發(fā)新型高效的聯(lián)合破巖技術(shù),實(shí)現我國TBM破巖方式“從01”的技術(shù)創(chuàng )新,成為解決當前TBM高效快速破巖難題的重大突破點(diǎn)。

???對此,中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖體工程多場(chǎng)耦合效應團隊開(kāi)展了新型水力聯(lián)合破巖技術(shù)研究,取得的主要研究進(jìn)展包括:研制了高圍壓水力聯(lián)合線(xiàn)性破巖試驗系統,可開(kāi)展30MPa圍壓條件下的常規類(lèi)型滾刀、多技術(shù)預處理以及水力聯(lián)合的線(xiàn)性切削破巖試驗;揭示了“兩側水刀預先切槽+中間刀/齒滾壓破巖”聯(lián)合破巖機制,揭示了切槽深度控制下的3種破巖形態(tài):欠深度切槽,充分深度切槽以及過(guò)深度切槽,確定了切槽深度“可行的”最優(yōu)區間;開(kāi)展了不同巖性、刀具類(lèi)型、槽深、槽間距、貫入度等參數影響的線(xiàn)性切削破巖試驗,提出了“切多深、破多深”的最優(yōu)破巖效果的參數優(yōu)化匹配技術(shù);開(kāi)展了不同巖性純水、磨料的高壓水射流切槽試驗,獲得了高壓水射流切槽影響因素及規律,建立了重復切割深度預測模型,并基于此提出了刀盤(pán)布局設計方法。

相關(guān)研究成果發(fā)表論文7篇,申請發(fā)明專(zhuān)利50項(已授權12項,其中1項美國發(fā)明專(zhuān)利)、授權實(shí)用新型專(zhuān)利20項。

圖1 高圍壓水力聯(lián)合線(xiàn)性破巖試驗系統


圖2 水力聯(lián)合破巖模式:兩側水刀預先切槽+中間刀/齒滾壓破巖


圖3 槽深控制的3種破巖形態(tài)


圖4 切槽深度“可行的”最優(yōu)區間


圖5 最優(yōu)破巖效果:切多深、破多深


附件: