TBM掘进效率与围岩相关性研究

论文摘要

现行的围岩分级是以隧道稳定性为基础的,没有反映围岩可钻性和磨蚀性等与掘进机密切相关的围岩参数指标。随着TBM的逐步推广使用,国外对TBM施工隧道的围岩分级技术做了许多有益的工作,指出岩石类别、强度、磨蚀性、可钻性及裂隙化程度等地质参数对TBM的选型、效率及支护参数都有重要的作用。通过敞开式TBM在秦岭及磨沟岭隧道施工,取得了一定的硬岩与软岩地段TBM支护方式、掘进参数与围岩适应性的研究成果,但是秦岭隧道及磨沟岭隧道掘进效率相比国外TBM施工效率仍然较低,有必要对影响掘进速度的主要因素及支护形式进行系统研究。总结秦岭隧道、磨沟岭隧道敞开式TBM支护方式、掘进参数与围岩适应性的研究成果,结合中天山隧道工程地质条件,开展TBM施工隧道围岩分级方法、地质参数与TBM效率相关关系研究,提出敞开式TBM支护方式、掘进参数与围岩适应性的研究成果。本文以南疆线改建铁路中天山隧道工程为依托,以现场调研结合数值模拟计算为主要研究手段,结合室内试验,相互比较、印证,主要对以下几个方面进行了研究。(1)TBM掘进机掘进过程,数值模拟方法研究。(2)不同掘进参数对TBM掘进机掘进效率的影响。(3)TBM掘进效率影响参数的获取方法和试验实施细则(4)分析不良洞段对TBM施工的不利影响,提出TBM在不良洞段的施工方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 掘进机研究现状
• 1.2.1 国外的发展与应用
• 1.2.2 国内的发展与应用
• 1.3 依托工程概况
• 1.3.1 中天山隧道工程概况
• 1.3.2 中天山隧道工程地质条件
• 1.4 研究内容、手段及技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究手段及技术路线
• 第2章 TBM掘进效率主要影响参数
• 2.1 机械参数
• 2.1.1 掘进机的总推进力
• 2.1.2 刀盘回转功率与扭矩
• 2.1.3 掘进机的贯入度
• 2.1.4 掘进机工作参数之间的相互关系
• 2.2 地质参数
• 2.2.1 岩石的强度
• 2.2.2 岩石的耐磨性
• 2.2.3 岩石的完整性
• 2.2.4 其他因素
• 第3章 与TBM围岩分级相关的地质资料
• 3.1 地质资料的勘察内容
• 3.2 地质资料勘察的实施方法及细则
• 3.2.1 岩石点荷载强度
• 3.2.2 岩石耐磨性
• 3.2.3 岩石石英含量
• 3.2.4 岩石的完整性系数
• 3.3 刀具磨损的调研内容及方法步骤
• 3.3.1 TBM滚刀
• 3.3.2 刀具的磨损规律及特点
• 3.3.3 刀具的磨损的统计及记录
• 第4章 TBM施工隧道开挖数值模拟
• 4.1 数值模型的建立
• 4.1.1 计算模型
• 4.1.2 计算的主要目的及内容
• 4.2 计算结果及分析
• 4.2.1 工况一分析
• 4.2.2 工况二分析
• 4.2.3 工况三分析
• 4.2.4 工况四分析
• 4.2.5 工况五分析
• 4.2.6 总结分析
• 第5章 TBM掘进效率及其影响因素相关性分析
• 5.1 地质参数之间的相互关系
• 5.1.1 耐磨性与石英含量相互关系
• 5.1.2 岩石强度与耐磨性关系
• 5.1.3 TBM掘进速度与岩石参数的相互关系
• 5.2 掘进效率分析研究
• 5.2.1 钻掘速率与刀盘切削推力
• 5.2.2 钻掘速率与节理间距和节理特性的关系
• 5.3 应对不良地质提高掘进效率的措施
• 5.3.1 高硬度与磨蚀性围岩TBM施工对策
• 5.3.2 岩爆隧道的施工对策
• 5.3.3 断层破碎带的施工措施
• 第6章 结论及建议
• 6.1 研究结论
• 6.2 存在的问题及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加科研实践