软硬互层岩层下不同围压及齿间距对截齿截割性能影响规律研究

冯朱建; 阳波; 林赉贶; 张魁

doi:10.13715/j.issn.2096-644X.20240419.0001

湘潭大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (02) : 87 -95. DOI: 10.13715/j.issn.2096-644X.20240419.0001

软硬互层岩层下不同围压及齿间距对截齿截割性能影响规律研究

冯朱建, 阳波, 林赉贶, 张魁

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摘要

水利工程中引水隧洞建设，截齿性能至关重要.为了提高其工作效能，掘进装备设计需充分考虑地层地质与围压条件.水利工程中常见的砂页岩层对施工速度影响较大.以秘鲁圣佳旺III水电站引水隧洞建设项目中的软硬互层岩层为例，采用截齿截割仿真建模技术，模拟不同围压水平对岩石的影响.在PFC 2D环境中构建二维侵岩仿真模型，并评估截齿截割载荷与裂纹扩展特性.其研究结果表明：围压和齿间距均一定程度上影响了岩石裂纹生成与扩展机制；随着围压水平的增加，岩石强度相应增加，同时岩石内部所产生的裂纹数量降低，导致贯入给定深度岩层所需截割力增加；合理设置齿间距，可有效促进相邻截齿间侧向裂纹的交汇，进而明显降低截割力水平.