TBM掘进中滚刀受力实时监测方法研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2019.02.018

隧道建设（中英文） ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (2): 309-316.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2019.02.018

TBM掘进中滚刀受力实时监测方法研究

王少华¹，刘泉声¹，黄兴²，张晓波³

（1．武汉大学土木建筑工程学院岩土与结构工程安全湖北省重点实验室，湖北武汉 430072； 2. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉 430071； 3. 长江水利委员会长江科学院，湖北武汉 430010）

收稿日期:2018-07-19 修回日期:2019-01-02 出版日期:2019-02-20 发布日期:2019-03-05
作者简介:王少华(1989—)，男，河南项城人，武汉大学岩土工程专业在读硕士，研究方向为TBM掘进智能化。Email： 2563431869@qq.com。
基金资助:
国家重点基础研究发展规划(“973”计划)项目(2014CB046904，2015CB058102)

Realtime Force Monitoring Method for Disc Cutter in TBM Tunneling

WANG Shaohua¹, LIU Quansheng¹, HUANG Xing², ZHANG Xiaobo³

(1. Key Laboratory of Geotechnical and Structural Safety Engineering of Hubei Province, School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, Hubei, China; 3. Changjiang River Scientific Research Institute of Changjiang Water Resources Commission, Wuhan 430010, Hubei, China)

Received:2018-07-19 Revised:2019-01-02 Online:2019-02-20 Published:2019-03-05

摘要/Abstract

摘要：

由于掘进环境过于恶劣，TBM（tunnel boring machine）滚刀受力实时监测问题一直难以解决。文章根据对滚刀部件特征和荷载传递规律的分析，在C型垫块中嵌入应变计，提出有效的监测方法，并通过C型垫块的标定试验以及回转破岩试验，验证该监测方法的有效性和可行性。结果表明： 1）在不同贯入度下，根据受力监测方法得到的垂向荷载与油缸荷载大小稍有差别，但两者的变化趋势几乎是一致的，说明该监测方法具有可行性和有效性； 2）随着贯入度的增大，滚刀所受法向力和侧向力也在增大。

关键词: TBM, 滚刀受力, 监测方法, 标定试验, 回转破岩试验

Abstract:

Due to the harsh tunnelling environment, it is difficult to carry out realtime force monitoring of tunnel boring machine (TBM) disc cutter. Hence, the characteristics of disc cutter components and the transferring law of load are analyzed, a strain gauge is embedded in cshaped cushion block, an effective monitoring method is proposed, and effectiveness and feasibility of the monitoring method are proved by the calibration test of the cshaped support block and the rotary rockbreaking test. The test results show that: (1) Under the condition of different penetration degrees, the vertical load obtained by the stress monitoring method is slightly different from that of the oil cylinder, and the variation trends of the stresses are almost the same, which indicates the feasibility and effectiveness of the monitoring method. (2) With the increase of penetration degree, the normal and lateral forces of the disc cutters increase.

Key words: TBM, force of disc cutter, monitoring method, calibration test, rotary rockbreaking test

中图分类号:

U 455.3

王少华，刘泉声，黄兴，张晓波. TBM掘进中滚刀受力实时监测方法研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(2): 309-316.

WANG Shaohua, LIU Quansheng, HUANG Xing, ZHANG Xiaobo. Realtime Force Monitoring Method for Disc Cutter in TBM Tunneling[J]. Tunnel Construction, 2019, 39(2): 309-316.

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[1]	潘岳, 谢韬, 刘永胜, 高攀, 杨振兴. 硬岩破碎带TBM卡机风险智能判识及预防技术[J]. 隧道建设, 2026, 46(2): 383-393.
[2]	胡俊伟. 极完整特硬岩爆破预裂-滚刀联合破岩技术[J]. 隧道建设, 2026, 46(2): 394-405.
[3]	吴凡, 齐梦学, 雷升祥, 黄江帆, 宋洪蛟, 张云童, 胡俊伟, 李举才. 大坡度变坡螺旋隧道TBM施工连续带式输送机出渣技术[J]. 隧道建设, 2026, 46(2): 419-429.
[4]	李旭, 于洪伟, 刘建国, 叶明, 任长春, 吴根生, 董子开. 基于APSO-PC-XGBoost模型的TBM施工隧洞岩体软弱破碎概率预测方法[J]. 隧道建设, 2026, 46(1): 134-144.
[5]	毛晴松, 贺飞, 贾连辉, 宁向可, 张啸, 林赉贶. 基于CFD的高海拔TBM施工隧道氧气质量分数分布模拟[J]. 隧道建设, 2025, 45(S2): 193-203.
[6]	孙义, 于洪伟, 叶明, 吴根生, 任长春, 杜战军, 张云旆, 李旭, 李建. 斜井TBM溜碴状态智能识别方法[J]. 隧道建设, 2025, 45(S2): 214-221.
[7]	朱英, 李建斌, 曹宸旭, 年俊杰, 尤卫星. 悬臂TBM新型刀盘设计[J]. 隧道建设, 2025, 45(S2): 365-370.
[8]	龙海涛, 张世殊, 马春驰, 李天斌, 刘庄源, 刘洋. 基于高分辨率神经网络的双护盾TBM隧道双模态围岩精准分级[J]. 隧道建设, 2025, 45(S1): 168-181.
[9]	李建斌, 鲁义强, 贺飞. Study on TBM Jamming Mechanism and Response Techniques（TBM卡机类型与应对技术研究）[J]. 隧道建设, 2025, 45(8): 1425-1440.
[10]	邓铭江, 谭忠盛. Methods for Evaluating Geological Adaptability of Open-Type TBM（敞开式TBM地质适应性评价方法研究）[J]. 隧道建设, 2025, 45(6): 1043-1060.
[11]	周鹏, 尚建旭, 张天宇, 徐佳璨, 王子男, 何恩光. 不同围压下TBM盘形滚刀破岩机理与比能耗研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(5): 887-894.
[12]	彭文波, 高翔, 刘继国, 郑聪, 蹇宜霖. Key Technologies for Super-Long Highway Tunnels in Very Cold and High-Altitude Regions: A Case Study on Shengli Tunnel Crossing Tianshan Mountain in Xinjiang, China（高寒高海拔超长公路隧道建设关键技术——以天山胜利隧道为例）[J]. 隧道建设, 2025, 45(5): 1027-1040.
[13]	刘永胜, 陈桥, 张合沛, 李叔敖, 林春刚, 尹龙, 李梦雨. Open TBM Tunnel Intelligent Construction Technology（敞开式TBM隧道智能施工技术研究）[J]. 隧道建设, 2025, 45(4): 816-833.
[14]	苟承志, 刘勇斌, 张晓平, 李馨芳, 刘丙森. 敞开式TBM前置式超前钻探及注浆加固技术研究——在首台国产再制造TBM上的应用[J]. 隧道建设, 2025, 45(4): 834-843.
[15]	林春刚, 陈勇良, 崔志宾, 刘永胜, 陈桥, 尚伟, 韩伟锋, 李荆, 吴崇尧. Research and Application of Intelligent Track-Bound Transportation System in TBM Tunneling(TBM隧道有轨智能运输系统研究与应用) [J]. 隧道建设, 2025, 45(3): 477-498.

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Realtime Force Monitoring Method for Disc Cutter in TBM Tunneling

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