上线啦 // 北京地铁新机场线砂卵石地层9m直径土压平衡盾构撕裂刀磨损机理及寿命预测
Wear mechanism and life prediction of the ripper in a 9‐m‐diametershield machine tunneling project of the Beijing new airport linein a sand‐pebble stratum
地球深部，蕴藏着人类生存发展需要的绝大部分资源和能源。向深地进军，需要先进的技术和设备，本文研究结果为特定地质条件下盾构施工中的刀具磨损预测提供了理论参考。
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本文简介：
北京市砂卵石地层具有稳定性差、磨蚀性强、空间分布不均等特征，盾构在该类地层掘进过程中经常会出现刀具磨损严重、换刀频繁、地层变形难控制等问题，而解决此类问题的关键在于探究刀具的切削机理及磨损规律。
本研究以北京新机场线盾构工程为背景，采用了楔犁-松动-剥落的开挖理论，分析了砂卵石地层中9m直径盾构多梯次撕裂刀的磨损特性。采用理论分析及磁1区间现场原位磨损数据测量的手段，分析了撕裂刀五个耐磨块和底座侧面的磨损值。随着切削轨迹长度的增加，耐磨块磨损值通常随着安装半径的增加而增大。190-撕裂刀的磨损分为五类：底座磨损、耐磨块崩坏、均匀磨损、耐磨块脱落和侧面磨损。耐磨块均匀磨损和撕裂刀侧面磨损是190-撕裂刀的两种典型磨损类型。在190-撕裂刀的保护下，155-撕裂刀的绝大部分耐磨块保持着较完整的切削能力。基于建立的190-撕裂刀磨损预测模型，提出了砂卵石地层中盾构一次性不换刀最佳掘进距离。换刀前后190-撕裂刀的平均磨损系数拟合效果良好，分别为0.045 mm/km和0.066 mm/km。
该研究结果为类似地质条件下盾构施工中的刀具磨损预测提供了理论参考。
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本文亮点：
（1）本文研究了针对北京地区典型砂卵石地层下9m直径盾构不同高度撕裂刀的磨损特性。
（2）190-撕裂刀磨损值随着切削轨迹长度的增大而增加，155-撕裂刀的磨损值则会受到190-撕裂刀剩余高度的显著影响。
（3）通过建立砂卵石地层撕裂刀磨损预测模型，提出了类似地层中一次性不换刀最佳掘进距离。
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作者简介：
江华，男，1984年生，副教授，主持及参加完成国家自然科学基金重点项目、青年基金项目、国家科技支撑计划课题、中央在京高校重大成果转化及产业化项目、北京市科技计划重点项目、铁道部创新计划等课题30余项，研究成果先后获北京市科技进步奖一等奖1项，二等奖2项，发表学术研究论文30余篇，授权发明及实用新型专利20余项，出版专著4部。
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期刊简介：
《深地科学（英文）》（Deep Underground Science and Engineering）是由中华人民共和国教育部主管，中国矿业大学主办的“深地科学”领域的第一本国际期刊，成功入选 2020 年度”中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目”。与国际知名出版商 Wiley 合作，进行全球出版发行。
刊登范围：
地质资源勘探与开采
能源物质地下储存和提取
地下空间基础设施
地质环境和废弃物地质处置
深地空间科学实验
地下空间或地下工程规划，设计和施工技术
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图文编辑 侯庆萍
审核 王继红