《武汉岩土所在双轮铣槽机铣轮设计理论与方法取得进展》

  • 来源专题:岩土力学与工程信息资源网
  • 编译者: linana
  • 发布时间:2024-06-26
  • 双轮铣槽机(简称“双轮铣”)是地下连续墙施工中最先进的高端专用装备,被誉为桩工机械家族的“奢侈品”。铣轮是双轮铣的关键部件,而目前我国尚未完全掌握铣轮上的截齿排布设计理论与方法,截齿的破岩机理不清,造成铣轮主要依赖整件进口或复刻加工,地层适应性单一,施工效率低,这已成为制约双轮铣实现完全国产化与核心技术自主可控的关键“卡脖子”难题。

    对此,中国科学院武汉岩土力学研究所岩体工程多场耦合效应团队周辉、卢景景和肖建成等研究人员从解决核心问题“铣轮破碎岩土体原理”出发,形成“一个方法,两项技术”的关键研究进展,具体为:铣轮截齿布齿设计方法、铣轮高精度智能制造技术和高效施工参数精准控制技术。技术创新点分别为:建立了铣轮上截齿的最优入岩角度、间距、入岩顺序等分析方法,提出基于基本破岩单元的截齿排布设计方法,基于该方法获得的铣轮相较于目前产品,成本预期下降40%、效率提高18%、截齿损耗下降15%、寿命提高30%;提出了三维布齿系统数字化仿真和齿座板身份信息编码识别的智能定位和焊接技术;根据施工前的地层参数和施工过程中铣轮/轴的振动特性,实现双轮铣铣削参数的自适应性控制。

    研究团队提出的铣轮截齿布齿设计方法,可针对不同的工程地层条件实现定制化铣轮设计,不限于当前市场上的铣轮形状和尺寸。相关论文已经发表在《岩土力学》,申请发明专利8项(已授权2项)、授权实用新型专利8项,获第二届“率先杯”未来技术创新大赛复赛优胜奖,并受邀参加第二十四届中国国际高新技术成果交易会,获高交会“优秀产品奖”。

相关报告
  • 《武汉岩土所新型水力联合TBM破岩技术取得进展》

    • 来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    • 编译者:linana
    • 发布时间:2024-07-04
    • 随着我国“一带一路”、CZ铁路、长江经济带等国家战略逐步实施,急需建设大量公路铁路隧道、超长水工隧洞、矿山巷道等。TBM(全断面隧道掘进机)以其快速、高效、环保、智能化等独特优势成为长大隧道(隧洞、巷道)建设的最佳选择和必然发展方向。然而,自TBM诞生至今已有百年,机械刀具破岩模式从未改变,导致传统TBM的掘进效率已达到瓶颈,从技术上再无显著提升空间。因此,在不改变传统TBM主体结构框架的基础上,通过把传统刀盘刀具机械破岩与水力、激光等技术组成联合破岩方式,研发新型高效的联合破岩技术,实现我国TBM破岩方式“从0到1”的技术创新,成为解决当前TBM高效快速破岩难题的重大突破点。 对此,中国科学院武汉岩土力学研究所岩体工程多场耦合效应团队开展了新型水力联合破岩技术研究,取得的主要研究进展包括:研制了高围压水力联合线性破岩试验系统,可开展30 MPa围压条件下的常规类型滚刀、多技术预处理以及水力联合的线性切削破岩试验;揭示了“两侧水刀预先切槽+中间刀/齿滚压破岩”联合破岩机制,揭示了切槽深度控制下的3种破岩形态:欠深度切槽,充分深度切槽以及过深度切槽,确定了切槽深度“可行的”最优区间;开展了不同岩性、刀具类型、槽深、槽间距、贯入度等参数影响的线性切削破岩试验,提出了“切多深、破多深”的最优破岩效果的参数优化匹配技术;开展了不同岩性纯水、磨料的高压水射流切槽试验,获得了高压水射流切槽影响因素及规律,建立了重复切割深度预测模型,并基于此提出了刀盘布局设计方法。 相关研究成果发表论文7篇,申请发明专利50项(已授权12项,其中1项美国发明专利)、授权实用新型专利20项。
  • 《武汉岩土所在边坡稳定性动态评价方法研究方面取得进展》

    • 来源专题:岩土力学与工程信息资源网
    • 编译者:李娜娜
    • 发布时间:2024-12-10
    • 边(滑)坡在变形演化全过程中,其剪切带土体通常会发生损伤软化,表现为剪切强度的降低。规范方法中常根据单一强度参数评价得出边坡的单一稳定性系数,缺乏考虑剪切带的损伤软化行为,因此也未能很好得出边(滑)坡变形演化全过程中动态稳定性特征。边(滑)坡的位移监测是工程中常用方法,如何结合位移监测数据来评价边坡的实时稳定性并进行边坡预警仍是一个实际问题。 中国科学院武汉岩土力学研究所特殊土力学研究团队通过环剪试验首先揭示了土体大变形剪切力学特性,并根据损伤理论建立了土体的大变形损伤模型,结合矢量和方法提出了边坡稳定性动态演化矢量和分析评价方法。研究发现大变形条件下土体具有显著的损伤软化特性,导致边坡的稳定性系数随变形的增加而逐渐减小。提出的边坡稳定性动态评价方法定义明确,具有不需要条间力假设和滑动面假设的优点,并充分考虑了土体的损伤软化特性。该研究可为边坡预警和主动防护提供工程依据。 相关研究成果近期发表于《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》期刊上。 论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775524002415