新聞科研進(jìn)展
???隨著我國“一帶一路”、CZ鐵路、長江經(jīng)濟(jì)帶等國家戰(zhàn)略逐步實(shí)施，急需建設(shè)大量公路鐵路隧道、超長水工隧洞、礦山巷道等。TBM（全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)）以其快速、高效、環(huán)保、智能化等獨(dú)特優(yōu)勢成為長大隧道（隧洞、巷道）建設(shè)的最佳選擇和必然發(fā)展方向。然而，自TBM誕生至今已有百年，機(jī)械刀具破巖模式從未改變，導(dǎo)致傳統(tǒng)TBM的掘進(jìn)效率已達(dá)到瓶頸，從技術(shù)上再無顯著提升空間。因此，在不改變傳統(tǒng)TBM主體結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)上，通過把傳統(tǒng)刀盤刀具機(jī)械破巖與水力、激光等技術(shù)組成聯(lián)合破巖方式，研發(fā)新型高效的聯(lián)合破巖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國TBM破巖方式“從0到1”的技術(shù)創(chuàng)新，成為解決當(dāng)前TBM高效快速破巖難題的重大突破點(diǎn)。
???對(duì)此，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖體工程多場耦合效應(yīng)團(tuán)隊(duì)開展了新型水力聯(lián)合破巖技術(shù)研究，取得的主要研究進(jìn)展包括：研制了高圍壓水力聯(lián)合線性破巖試驗(yàn)系統(tǒng)，可開展30MPa圍壓條件下的常規(guī)類型滾刀、多技術(shù)預(yù)處理以及水力聯(lián)合的線性切削破巖試驗(yàn)；揭示了“兩側(cè)水刀預(yù)先切槽+中間刀/齒滾壓破巖”聯(lián)合破巖機(jī)制，揭示了切槽深度控制下的3種破巖形態(tài)：欠深度切槽，充分深度切槽以及過深度切槽，確定了切槽深度“可行的”最優(yōu)區(qū)間；開展了不同巖性、刀具類型、槽深、槽間距、貫入度等參數(shù)影響的線性切削破巖試驗(yàn)，提出了“切多深、破多深”的最優(yōu)破巖效果的參數(shù)優(yōu)化匹配技術(shù)；開展了不同巖性純水、磨料的高壓水射流切槽試驗(yàn)，獲得了高壓水射流切槽影響因素及規(guī)律，建立了重復(fù)切割深度預(yù)測模型，并基于此提出了刀盤布局設(shè)計(jì)方法。
相關(guān)研究成果發(fā)表論文7篇，申請(qǐng)發(fā)明專利50項(xiàng)（已授權(quán)12項(xiàng)，其中1項(xiàng)美國發(fā)明專利）、授權(quán)實(shí)用新型專利20項(xiàng)。
圖1 高圍壓水力聯(lián)合線性破巖試驗(yàn)系統(tǒng)
圖2 水力聯(lián)合破巖模式：兩側(cè)水刀預(yù)先切槽+中間刀/齒滾壓破巖
圖3 槽深控制的3種破巖形態(tài)
圖4 切槽深度“可行的”最優(yōu)區(qū)間
圖5 最優(yōu)破巖效果：切多深、破多深