[實用新型]一種TBM滾刀動靜加載線切割試驗臺

有效

• 申請號: 201920133835.2
• 申請日: 2019-01-26
• 公開（公告）號: CN209342355U
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 張魁;何仕海;彭賜彩;郭龍;夏毅敏;張高峰;徐志強
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/58;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型一種TBM滾刀動靜加載線切割試驗臺，包括立柱Ⅱ、活動橫梁Ⅰ、活動橫梁Ⅱ、激振器、過渡連接支座、滾刀安裝座Ⅱ、活動橫梁固定栓、垂向位置調節緊固裝置Ⅰ等裝置；過渡連接支座上端固接活動橫梁I，其下端的導向柱連接滾刀安裝座Ⅱ上端的導向孔；活動橫梁Ⅱ布置在過渡連接支座和滾刀安裝座Ⅱ之間，其兩端穿過立柱Ⅱ上的矩形導槽與活動橫梁固定栓固接；激振器固接在活動橫梁Ⅱ上，其沖擊激振元件可用于向滾刀安裝座Ⅱ施加垂向動載荷；垂向位置調節緊固裝置Ⅰ用于調節激振器相對于滾刀安裝座Ⅱ的位置；本實用新型在現有TBM標準線切割試驗臺的主體結構和布局形式不變的前提下，對其滾刀加載裝置進行改進，以實現動靜加載條件下單刀破巖試驗。

技術領域

本實用新型屬于地下空間工程領域，涉及一種破巖刀具動靜加載線切割試驗臺，尤其涉及一種在現有TBM(全斷面硬巖掘進機)滾刀(盤形滾刀)標準線切割試驗臺基礎上改造獲得的TBM滾刀動靜加載線切割試驗臺。

背景技術

二十一世紀，我國進入工程建設大發展時代。TBM(全斷面硬巖掘進機)憑借高效、環保、自動化程度高、地質適應性強、節省人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開挖時可控制地面沉降等諸多優點在水利、交通、能源、國防等一大批關鍵地下空間工程項目中得到了廣泛應用。據預測，僅國內各主要城市對TBM的需求就達200多臺，加上其他行業的需求，預計未來5年產業價值將高達500億。

面對如此巨大的TBM市場需求，近年來國內各大高校和科研院所加大了對TBM相關設計、制備及應用等技術領域的研究投入和力度；其中，借助TBM標準線切割試驗臺(LinearCutting Machine)開展滾刀滾壓破巖試驗研究是模擬TBM掘進過程和設計TBM關鍵部件的重要途徑和手段。

中南大學的趙伏軍(參考文獻：動靜載荷耦合作用下巖石破碎理論及試驗研究)利用理論及實驗對PDC刀具動、靜載荷作用下破巖進行了研究，得到相關PDC刀具破巖的斷裂損傷判據；同時，澳大利亞紐卡斯爾大學的Wang等人(參考文獻：Numerical simulation ofthe rock fragmentation process induced by two drill bits subjected to staticand dynamic(impact)loading)利用數值模擬對單一動載荷作用下雙刀頭破巖進行研究；中南大學的劉杰等人(參考文獻：TBM滾刀動、靜載荷組合破巖數值模擬)采用顆粒流軟件建立動、靜載荷組合破巖數值模型，從微觀裂紋發育與宏觀損傷斷裂角度出發，研究動、靜載荷作用下單滾刀破巖特性，其研究結果表明：在不同頻率及速度振幅動、靜載荷作用下，TBM滾刀切削擴展模型與鈍刀切削擴展模型相類似，主要差異體現在密實核與損傷區域面積和宏觀裂紋發育之上；在多數情況下，動、靜組合加載有利于剪切微裂紋的發育而不利于張拉微裂紋發育。可見，動靜耦合加載方式有助于提高破巖效率，改善刀具綜合切削性能。

然而，由于現有TBM標準線切割試驗臺模擬破巖形式的局限性(僅在形式上模擬了單刀靜載荷情況下直線式滾壓破巖過程)，尤其是現有TBM標準線切割試驗臺所用滾刀加載裝置功能的局限性(破巖時僅對滾刀施加靜載荷，但不能施加動載荷或動靜耦合載荷)，故無法更為真實地模擬出實際掘進工況下TBM滾刀破巖過程，也無法開展考慮動靜加載下的單刀滾壓破巖試驗。目前，有關TBM滾刀動靜耦合載荷作用下破巖機理的試驗研究報道很少。