水力联合TBM(隧道掘进机)在刀盘边缘高线速度状态下,高压水射流喷嘴难以有效发挥射流切割能力,成为制约水射流技术助力机械滚刀破岩效率提升的关键问题,基于此,本文首先对比TBM刀盘边缘的线速度(2.6～4.0 m/s)与水射流岩石切割试验中喷嘴移动速度(0.01～1.50 m/s),发现当前实验室水射流切割试验无法合理反映TBM工作时刀盘高线速度与切割能力的匹配问题;其次,开展砂岩和花岗岩的水射流重复切割试验;最后,探讨提高水射流喷嘴高速移动状态下切割能力的方案,提出实验室开展高速水射流切割试验装备的优化方向,并分析TBM开展磨料水射流破岩的可行性.研究结果表明:试验最大速度下重复切割后砂岩及花岗岩切割深度分别增大100％和55％,说明重复切割可以显著提高水射流切割能力;重复切割岩石产生的热量会导致试样表面温度上升,试验后砂岩和花岗岩表面温度最大分别达到53.0℃和48.1℃;采用水射流重复切割以及研发特殊射流破岩技术,对于提高TBM刀盘边缘高线速度条件下水射流切割深度具有重要意义.

水力联合隧道掘进机;水射流切割试验;切割能力;喷嘴移动速度;切割装置优化

中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉,430071;中国科学院大学,北京,100049;火箭军工程设计研究院,北京,100011

[1]徐福通;周辉;李彦恒;高阳;卢景景;邱浩权-.水力联合TBM射流移动速度与切割能力匹配问题)[J].中南大学学报（自然科学版）,2022(10):4024-4035

喷嘴移动速度,水射流切割试验,水力联合隧道掘进机,切割装置优化

TBM,切割能力,能力匹配,匹配问题,刀盘,高线,线速度,速度状态,高压水射流,射流喷嘴,水射流技术,技术助力,机械滚刀,破岩效率,岩石切割,砂岩,花岗岩,高速移动,下切,试验装备,优化方向,磨料水射流,射流破岩,最大速度,切割深度,表面温度,破岩技术,速度条件

0.19384