[发明专利]一种用于准确评价TBM滚刀刀圈耐磨性能的方法

说明书

本发明涉及一种用于准确评价TBM滚刀刀圈耐磨性能的方法，包括以下步骤：步骤1：掘进时将不同材质、刃形或供应商的同种规格滚刀分别安装在刀间距相同、位置不同的正面滚刀安装位；分别记录不同安装位的滚刀在一定时期内的实际掘进里程以及磨损量；步骤2：以第一把正面滚刀安装位的圆周长度作为基准参考，将其比例系数定义为N＝1，建立其他正面滚刀安装位的比例系数计算模型；步骤3：建立不同正面滚刀安装位的相对掘进里程的计算模型；步骤4：建立不同安装位的正面滚刀刀圈相对磨损速率的计算模型。本发明通过计算对比同一时期安装于不同刀位的不同材质、刃形或供应商的同种规格滚刀的使用寿命，更加准确高效地对比不同种类滚刀的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种用于准确评价TBM滚刀刀圈耐磨性能的方法。

背景技术

TBM主要应用于硬岩隧道的开挖，滚刀作为TBM破岩的“牙齿”，滚刀刀圈则是与岩石直接接触并作用的部件，其耐磨性能直接影响隧道施工成本和效率，因此，准确掌握不同种类滚刀的耐磨性能，根据地层合理选择最优性能的滚刀，对控制施工进度和成本具有重要意义。

TBM刀盘上的每把滚刀安装半径均不相同、而且滚刀位置的安装倾角也不相同，在实际掘进过程中只能计算单把滚刀的耐磨性能，不同刀位之间、滚刀的耐磨性能无法直接对比，若直接对比不同种类滚刀耐磨性能的难度较大。

专利公告号CN106018142A公开了一种TBM滚刀刀圈耐磨性测试方法，其方案通过对比滚刀刀圈试样与岩石试样对摩前、后的质量，确定该滚刀刀圈试样的耐磨性系数，其操作过程繁琐，试验周期长。

目前施工过程中，为对比不同种类刀圈滚刀的耐磨性能，一般采用不同刀位轮流测试多种滚刀，经多轮次试刀后确定不同滚刀的耐磨性能；另一种方法是在同一刀位先后安装需试验的不同种类滚刀，随后计算对比不同种类滚刀的耐磨性能。

受滚刀安装半径及安装倾角的影响，每把滚刀在掘进过程中的受力及运行轨迹均不相同，通过多轮次在不同刀位轮流测试多种滚刀的方法试验周期长，且试验成本高；在同一刀位先后进行试验对比的方法受不同掘进区间的地质情况影响较大，同时受盾构机在不同时间的推力、贯入度等掘进参数影响较大，同时试验周期也较长。

发明内容

本发明为了解决不同滚刀耐磨性能对比繁琐的问题，提供一种用于准确评价TBM滚刀刀圈耐磨性能的方法，通过计算对比同一时期安装于不同刀位的不同材质、刃形或供应商的同种规格滚刀的使用寿命，可更加准确、高效地对比不同滚刀的耐磨性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于准确评价TBM滚刀刀圈耐磨性能的方法，包括以下步骤：

步骤1：掘进时将需要测试耐磨性能的不同材质、刃形或供应商的同种规格的滚刀分别安装在刀间距相同、位置不同的正面滚刀安装位；

分别记录不同安装位的滚刀在一定时期内的实际掘进里程以及磨损量，磨损量数据排除偏磨、崩刃等异常失效滚刀数据；

步骤2：以第一把正面滚刀安装位的圆周长度或安装半径作为基准参考，将其比例系数定义为N＝1，建立其他正面滚刀安装位的比例系数计算模型；

步骤3：基于其他正面滚刀安装位的比例系数计算模型以及不同安装位的滚刀在一定时期内的实际掘进里程，建立不同正面滚刀安装位的相对掘进里程的计算模型；

步骤4：基于不同正面滚刀安装位的相对掘进里程的计算模型以及不同安装位的滚刀在一定时期内的磨损量，建立不同安装位的正面滚刀刀圈相对磨损速率的计算模型；

步骤5：对比不同安装位的正面滚刀刀圈相对磨损速率、即为对比不同种类的滚刀的耐磨性能。

进一步地，以其他正面滚刀安装位与第一把正面滚刀安装位的周长之比、或刀盘安装半径之比作为其他正面滚刀安装位的比例系数。