《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
  • 《武汉岩土所在盐渍土改性及资源化利用方面取得进展》

    • 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:2025-06-29
    • 盐渍土是指土壤中盐分浓度过高,具备盐胀、溶陷和腐蚀等特殊工程性质的一类土体,其广泛分布于我国干旱及半干旱地区。土壤中溶解的盐分因水分蒸发或水盐迁移而在地表附近逐渐聚集,形成显著的盐层或盐结晶,造成盐胀现象。盐渍土浸水后由于盐晶溶解或侵蚀作用,又产生溶陷现象。反复的盐胀和溶陷导致盐渍土地区道路工程、水利工程、建筑工程等病害和服役安全问题。如果采用换填优良填料、加强支档结构等传统方法,则会大幅度增加工程造价。因此,盐渍土地区工程建设和长期性能保障面临诸多挑战。 对此,中国科学院武汉岩土力学研究所路基工程研究团队提出两类盐渍土资源化利用方案:(1)采用固废对盐渍土就地固化改性,消除盐胀;(2)充分利用盐渍土,开发盐渍土基泡沫多孔隔断层,提出盐渍土路基“以盐治盐”新技术。 研究团队依托新疆乌鲁木齐绕城高速公路工程,开展了盐渍土路基填料改良技术研究,充分利用新疆地区广泛存在的粉煤灰、矿渣等固废,联合聚丙烯酰胺,研发了一种有机无机相结合的盐渍土改性剂。试验表明粉煤灰矿渣通过水化水解反应,生成多种水化产物,填充孔隙、增加密实度;聚丙烯酰胺则通过胶体本身的黏性,将水化产物和土颗粒联结形成空间网状结构,三者联合固化可显著抑制盐渍土盐胀和溶陷、提升力学性能。 此外,研究团队还提出盐渍土基泡沫多孔隔断层新技术,充分利用工程沿线广泛分布的盐渍土,替代传统的两布一膜,可显著降低工程造价。该材料由盐渍土、胶凝材料、水、泡沫组成,具有多孔、隔热、轻质等结构特征。研究结果表明,通过在路床底部设置一定厚度的泡沫多孔隔断层,可起到良好的隔盐和保温效果。在温度梯度作用下,盐渍土路基内水盐向上迁移,盐分在泡沫多孔隔断层内部聚集,而其多孔结构又提供了储盐和盐胀空间。另外,由于多孔结构较低的热传导性,导致隔断层有较好的保温效果,进一步限制了盐渍土内部的水盐向上迁移,从而达到盐渍土资源化利用及保障路基稳定性的目的。该技术已成功应用于乌鲁木齐绕城高速公路,现场示范工程长期监测结果显示利用效果良好。 研究成果发表于《Bulletin of Engineering Geology and the Environment》、《岩石力学与工程学报》、《岩土力学》等期刊,授权发明专利3项。研究工作得到了国家自然科学基金项目(42477205)、湖北省自然科学基金创新群体项目(2023AFA019)、岩土力学与工程安全重点实验室揭榜挂帅项目(SKLGME-JBGS2403)的资助。 论文链接: https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-024-03938-w https://link.cnki.net/urlid/42.1397.O3.20241210.1336.001 http://ytlx.whrsm.ac.cn/CN/10.16285/j.rsm.2023.0788
  • 《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