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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (8): 1640-1649.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.08.005
陈少林1, 肖靖2, 许超2, 郑甲佳3, 许华国4
CHEN Shaolin1, XIAO Jing2, XU Chao2, ZHENG Jiajia3, XU Huaguo4
摘要: 为解决大直径盾构在硬岩地层中掘进效率低、刀具消耗大的工程难题,提出中心三刃滚刀掘进方案,并选取3种典型刃型(梯形刃、圆刃、平刃)的406 mm(16英寸)三刃滚刀开展极限工况下的破岩试验。采用TBM掘进模态综合试验平台,通过模拟硬岩掘进工况,测试极限荷载下的刀盘掘进参数、刀具轴承受力、启动转矩、多转速跑合振动特性及岩渣特征等关键参数,分析刀具性能及破岩效果。结果表明: 1)不同贯入度条件下梯形刃滚刀组的刀盘推力和转矩大于圆刃和平刃滚刀组,梯形刃滚刀对破岩能量需求最高。2)三刃滚刀启动转矩单刃端稳定性普遍优于双刃端,部分滚刀双刃端转矩变化超过30%。3)掘进过程中双刃端为主受力区,较单刃端高10%~25%;不同刃型滚刀中,梯形刃受力最大,圆刃受力最小。4)不同滚刀结构稳定性差异显著,振动跑合测试表明,部分滚刀在极限荷载下存在内部损伤,如3#滚刀试验后峰值与峭度指标同步出现异常增长。5)3种刃型的三刃滚刀均能有效破碎硬岩,平刃滚刀破除中心盲区硬岩效果最好。