摘要：为了研究节理岩石的破碎模式,文章建立了TBM刀具侵入节理岩石的2D离散单元模型,设计出两组0~15 MPa围压下切削仿真试验,其中一组用于双刀切割水平节理岩石,节理间距js取80 mm,100 mm,150 mm和200mm;另一组用于单刀切割倾斜节理岩石,节理倾角α为15°,30°,45°和60°。仿真结果表明,由于围压及节理对裂纹扩展的明显控制作用,切削过程中共观察到8种典型破碎模式。通过对破碎临界应力、标准切入率及裂纹扩展能力等指标进行定量分析发现,TBM刀具在有围压下的破岩效率较无围压的低,且随着节理间距的增加,破岩效率先增加后减少,而破岩效率随节理倾角的增加总体趋于增加。当节理间距为150 mm及节理角度为45°~60°时,切削效率相对较高。仿真获得的大部分破碎模式与文献试验观察到的宏观破碎现象具有良好的一致性。

关键词：节理方向 节理间距 围压 tbm刀具 破碎模式 

单位：中南大学高性能复杂制造国家重点实验室; 长沙410083