三高环境下TBM刀盘破岩机理与设计方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51475478
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Full face hard rock tunnel boring machine(TBM) is current the major key equipment for our country to study and master. The cutterhead is the decisive factors influencing the performance of TBM, and also the key and difficulty for TBM design. Due to lack knowledge of rock fragmentation mechanism for cutterhead under the complex geology at present, the cutterhead geological adaptiveness is poor, causing engineering phenomenon such as TBM machine vibration, cutter tool severe wear and earth surface collapse. To solve the above problems, we intend to adopt the combined methods of theory analysis, experiment test and engineering testing to analyze the geological parameters and properties of surrounding rock. Based on the rock fragmentation mechanism under TBM cutter group to research load formation, distribution and transfer laws for cutterhead under the complex geology and to study vibration generation mechanism, fatigue damage characteristics and disc cutter failure mechanism for cutterhead under impact load, and then we take cutting performance, load distribution balance and dynamic stability as target to establish multi-parameter coupling design model of cutterhead system, and propose a complete geological suitability design theory of cutterhead system and a multi-level evaluation approach for cutterhead performance,and achieve overall performance optimization for cutterhead system .
全断面硬岩隧道掘进机(TBM)是当前我国重大工程急需的关键装备。刀盘是影响TBM掘进性能的决定性因素,也是TBM设计的关键和难点。由于目前对复杂地质下刀盘破岩机理认识不足,致使刀盘地质适应性匹配较差,从而造成TBM整机剧烈振动、刀盘刀具严重磨损、甚至设备完全损坏等重大工程问题。针对上述难题,本项目拟采用理论分析、实验测试和工程检验相结合的方法,对地质参数和围岩属性进行分析,基于TBM刀群破岩机理,研究刀盘系统在复杂地质环境掘进时破岩阻力形成、分布与传递规律以及冲击载荷作用下刀盘系统振动产生机理、刀盘疲劳损伤特性和盘形滚刀失效机理,在此基础上以刀盘切削性能、载荷分布均衡性和动力学稳定性为目标建立刀盘系统多参数耦合设计模型,提出一套完整的刀盘系统地质适应性设计理论与多层次指标刀盘性能评价方法,实现刀盘系统整体性能优化设计。

结项摘要

由于目前对复杂地质下刀盘破岩机理认识不足,导致刀盘地质适应性匹配能力差,刀盘刀具损耗严重。本项目从刀盘滚刀群破岩真实工况出发,系统地研究了刀盘系统破岩阻力的形成、分布以及传递规律,建立了一种刀盘综合性能评价方法,具体主要包括以下方面:.1、研究了多滚刀组合切削下岩石内部裂纹扩展规律和破碎模式,确定了岩石破碎机理为压剪张拉综合破碎。建立了滚刀群载荷预测模型,分析了刀盘掘进载荷分布规律以及多参数综合交互作用对其的影响显著性程度。.2、通过刀圈岩石对摩实验,揭示了刀圈磨损机理,建立了滚刀刃型磨损预测模型,确定了刀圈硬度、冲击韧性的匹配规律。建立了刀圈成形和热处理工艺数值模型,优化了刀圈制造工艺。.3、建立了滚刀-刀座系统载荷传递动力学模型,分析了脉冲动载下刀座系统动态响应特性。研究了不同岩石和刀盘参数等对刀盘系统振动的影响规律,揭示了振动在刀盘系统中的传递规律。.4、建立了滚刀地质适应性结构优化和布置模型,提出了刀盘出碴系统结构优化设计方法。研究了盘体结构参数对刀盘静动态性能的敏感程度及影响规律。建立了TBM刀盘性能评价指标体系和梯阶层次结构评价模型,并利用TOPSIS和灰色关联度法对刀盘结构性能进行综合决策。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
TBM滚刀刀圈硬度与岩石匹配性能试验
  • DOI:
    10.16078/j.tribology.2016.03.006
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏毅敏;毛晴松;朱宗铭;吴才章;丛国强
  • 通讯作者:
    丛国强
Distribution of contact loads in the crushed zone between TBM disc cutter and rock
TBM圆盘滚刀与岩石破碎区接触载荷分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Central South University
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    夏毅敏;史余鹏;谭青;张逸超;乔硕
  • 通讯作者:
    乔硕
TBM刀盘出碴槽结构对出碴效率的影响规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    哈尔滨工程大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏毅敏;杨妹;吴遁;林赉贶;暨智勇
  • 通讯作者:
    暨智勇
Experimental study of specific matching characteristics of tunnel boring machine cutter ring properties and rock
隧道掘进机刀环性能与岩石具体匹配特性试验研究
  • DOI:
    10.1016/j.wear.2017.01.072
  • 发表时间:
    2017-05-15
  • 期刊:
    WEAR
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Lin, Laikuang;Mao, Qingsong;Lan, Hao
  • 通讯作者:
    Lan, Hao
Development of on-line rotational speed monitor system of TBM disc cutter
TBM圆盘滚刀转速在线监测系统的研制
  • DOI:
    10.1016/j.tust.2016.02.023
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Lan, Hao;Xia, Yimin;Mao, Jinsong
  • 通讯作者:
    Mao, Jinsong

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其他文献

TBM 边缘滚刀破岩机理的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏毅敏;吴元;郭金成
  • 通讯作者:
    郭金成
盾构切刀顺次破岩机制的数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    岩 土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐孜军;谭青;夏毅敏
  • 通讯作者:
    夏毅敏
盘形滚刀破岩过程的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谭青;李建芳;夏毅敏;徐孜军;朱逸;张佳
  • 通讯作者:
    张佳
KECCA方法及其在水下回波分类中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    郑州大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏毅敏;刘志勇;杨勃
  • 通讯作者:
    杨勃
Mechanical model of breaking rock and force characteristic of disc cutter
圆盘滚刀破岩力学模型及受力特性
  • DOI:
    10.1007/s11771-012-1218-8
  • 发表时间:
    2012-07
  • 期刊:
    Journal of Central South University of Technology (english Edition)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏毅敏;OUYANG Tao;ZHANG Xin-ming(
  • 通讯作者:
    ZHANG Xin-ming(

其他文献

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盾构刀群与岩土耦合作用机理及应用研究
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    50875265
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    35.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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