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现代隧道技术 2021, Vol. 58 Issue (6) :77-84    DOI:
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基于三维RBD-DEM耦合方法的贯入角度对滚刀冲击影响分析
(1 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,成都 610031;2 浙江杭海城际铁路有限公司,嘉兴 314499;3 中铁十四局集团有限公司,济南 250014)
Analysis on Influence of Penetration Angle on Disc Cutter Impact Based on Three-dimensional RBD-DEM Coupling Method
(1 Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering of Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031;2 Zhejiang Hanghai Intercity Railway Co., Ltd., Jiaxing 314499; 3 China Railway 14th Bureau Group Co., Ltd ., Jinan 250014)
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摘要 盾构在软硬不均地层中施工易诱发滚刀出现偏磨、断裂等问题,造成换刀频率大幅增加。因此,文章采用EDEM离散元软件,基于RBD(刚体动力学)-DEM的耦合方法考虑滚刀与地层的相互作用,实现滚刀在仿真模拟中的被动运动;建立相交角分别为15°、30°、45°、60°、75°和90°共6种工况,研究滚刀在软硬不均地层中贯入角度的变化对其所受冲击的影响。研究结果表明,贯入角度主要影响切向和法向平面的法向荷载,当贯入角度达到45°时,滚刀切向和法向平面在冲击阶段所受的峰值荷载均达到最大;贯入角度从90°变化到45°的情况下,法向平面和切向平面的法向荷载峰值提升幅度分别达到原来的18.74倍和3.53倍,法向平面中法向荷载的突变是诱发滚刀脱落、偏移和断裂的主要原因。
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徐公允 1 徐汪豪 1
2 姚志刚 1 方 勇 1 刘四进 3
关键词:   
Abstract: In the soft-hard composite stratum, shield tunnelling may easily induce such problems as eccentric wear and fracture of disc cutters, so that the replacement frequency of cutter tools may increase largely. Therefore,considering the interaction between the disc cutter and strata based on RBD (rigid body dynamics)-DEM coupling method, the EDEM discrete element software is adopted to realize the passive motion of disc cutters in numerical simulation. Six working conditions with intersection angles of 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90° are established to study the effect of changing penetration angles on impact of disc cutters in the soft-hard composite stratum. The results indicate that the penetration angle mainly affects the normal load on the tangential and normal planes. When the penetration angle is up to 45°, the peak load on the tangential and normal planes of the disc cutters might reach the maximum in the impact phase. When the penetration angle changes from 90° to 45°, the increase amplitude of peak normal load on normal and tangential planes might reach 18.74 times and 3.53 times, respectively. The abrupt change of normal load on normal plane is the main cause of falling off, offset and fracture of the disc cutter.
KeywordsEarth pressure balance shield,   RBD-DEM,   Numerical simulation,   Disc cutter,   Penetration angle,   Com? posite stratum     
基金资助:基金项目:国家自然科学基金(52078428);四川省杰出青年基金(2020JDJQ0032)
作者简介: 作者简介:徐公允(1996-),男,硕士研究生,主要从事盾构施工控制技术相关研究工作,E-mail:gongyunxu@qq.com. 通讯作者:方 勇(1981-),男,博士,教授,主要从事盾构隧道方面的相关研究及教学工作,E-mail:fy980220@swtju.cn.
引用本文:   
徐公允 1 徐汪豪 1, 2 姚志刚 1 方 勇 1 刘四进 3 .基于三维RBD-DEM耦合方法的贯入角度对滚刀冲击影响分析[J]  现代隧道技术, 2021,V58(6): 77-84
XU Gongyun1 XU Wanghao1, 2 YAO Zhigang1 FANG Yong1 LIU Sijin3 .Analysis on Influence of Penetration Angle on Disc Cutter Impact Based on Three-dimensional RBD-DEM Coupling Method[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2021,V58(6): 77-84
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2021/V58/I6/77
 
没有本文参考文献
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