中国公路学报

作者：王明年, 易文豪, 赵思光, 夏覃永

单位：1. 西南交通大学　土木工程学院，四川　成都　610031","2. 西南交通大学　交通隧道工程教育部重点试验室，四川　成都　610031","3. 中国铁路经济规划研究院有限公司，北京　100038

关键词：隧道工程,掌子面围岩,DP-Rb-E,能量法,钻进参数,冲击-推进-回转破岩

<p>随着隧道的埋深、断面尺寸、长度逐渐增大，隧道掌子面围岩的力学参数将直接影响掌子面的稳定性。传统的岩石室内试验方法人力、物力耗费较大，难以指导当前隧道智能化设计和施工，为此，提出了一种基于钻进参数的隧道掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量（<i>R</i>_b-<i>E</i>）解析方法。首先，从能量角度出发，提出了智能型凿岩台车冲击-推进-回转协同破岩过程中机械比能的计算公式。然后，采用数值模拟的方法，模拟智能型凿岩台车的破岩过程。通过动态分析方法，分析了单位体积的围岩在不同围岩单轴抗压强度、弹性模量条件下，钻进速度、围岩“密集单元”内能与围岩单轴抗压强度、弹性模量的动力响应规律。随后，利用能量法，建立了基于钻进参数的隧道掌子面围岩单轴抗压强度、弹性模量解析模型（DP-<i>R</i>_b-<i>E</i>）。最后，依托郑万高铁、宜兴联络线等钻爆法隧道工程开展了现场钻进试验和围岩力学参数测试，验证了该方法的可靠性。研究结果表明：在相同推进压力、冲击压力、回转速度条件下，围岩单轴抗压强度、弹性模量越大，钻进速度越慢，围岩“密集单元”的内能平均值越大；现场验证性试验结果表明，掌子面围岩单轴抗压强度解析结果与实测结果差异率为－5.52%～－20.89%，掌子面围岩弹性模量解析结果与实测结果差异率为－9.01%～－22.03%。</p>

来源：2024年第7期

《中国公路学报》期刊编辑部

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