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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (2): 322-335.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.02.008
齐文聪1, 2
QI Wencong1, 2
摘要: 为探究直线段与曲线段隧道工况下岩石隧道掘进机(TBM)刀盘滚刀的损耗规律,以北山地下实验室螺旋斜坡道TBM施工数据为基础,采用统计和力学分析方法,分析全刀盘及其不同区域滚刀的损耗特征与失效类型。研究结果表明: 1)全盘滚刀的换刀频率为297把/km,换刀主导因素为刀圈正常磨损(68.97%)、断裂 (17.23%) 及弦磨 (11.76%),且隧道线形与高强耐磨性岩体显著提升换刀频率。2)刀圈弦磨源于高载荷致刀刃局部剥落、高温引发刀体润滑油及密封失效,进而导致刀圈转动不畅;刀圈断裂主因为相邻滚刀安装高度差叠加转弯侧向滑动。3)相较于直线段,曲线段刀圈断裂占比更高,刀圈弦磨占比更低。4)刀盘平面、锥面和弧面区域滚刀消耗量比值为1.0∶1.9∶2.6,而单位破岩量对应的滚刀消耗为锥面区域较小,平面区域次之,弧面区域较大。5)曲线段刀盘平面、锥面、弧面区域滚刀消耗量,分别为直线段对应刀盘区域的1.90、1.35、1.25倍。6)刀盘平面区域滚刀以刀圈断裂和正常磨损为主,锥面区域含3类失效,弧面区域以刀圈正常磨损为主。7)从刀盘平面至弧面区域,刀圈正常磨损占比近似线性递增,刀圈断裂占比非线性递减;相较于直线段,曲线段刀圈断裂、弦磨具有向平面区域聚集的趋势。