TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法_中国煤炭行业知识服务平台

TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法

作者

肖南周小平程浩翟淑芳
单位

重庆大学土木工程学院合肥工业大学资源与环境工程学院
摘要

采用改进的有限元-光滑粒子流体动力学耦合(FEM-SPH)的方法,建立了TBM单滚刀和双滚刀破岩的三维数值耦合模型,研究了TBM破岩机理,研究结果表明,压碎区形成阶段,在单滚刀推力的作用下,微裂纹向下扩展形成扇形破坏区;在切向力的作用下,微裂纹向前扩展形成另一个扇形破坏区,两个扇形破坏区组成了锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,侧向裂纹的扩展速度大于中央裂纹的扩展速度;在微裂纹扩展阶段,中央裂纹的扩展速度大于侧向裂纹的扩展速度;当滚刀向岩体的边缘滚动时,边缘部位的岩石以扇形失效;压碎区形成阶段,每个滚刀单独作用在岩石上,在每滚刀的下方形成一个锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,由于滚刀之间的相互作用,赫兹裂纹改变扩展方向;在微裂纹扩展阶段,赫兹裂纹连接和贯通,形成岩片。
关键词

TBM破岩FEM-SPH耦合算法岩片
基金项目(Foundation)

国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2014CB046903)；国家自然科学基金资助项目(51325903,51279218)；