摘要
全断面岩石掘进机(TBM)是一种集破岩、排碴和砌衬于一体的大型地下隧道施工设备，以其高效、安全、优质、对岩体扰动小等优点被广泛应用于铁路运输、城市地下开发、油气管道、水利水电及国防等工程中涉及到的隧道建设。 盘形滚刀是TBM破岩时直接与岩体接触产生相互作用的关键部件，与TBM掘进效率直接相关，并且损坏失效后产生的更换费用占总施工成本的比例也较大，所以对盘形滚刀破岩运动的受力情况进行研究极其重要。又因试验的条件要求极高，因此对破岩运动进行仿真模拟，研究其以不同安装方式进行破岩时的受力情况，对于提高使用寿命有着重要意义。 本论文的主要工作内容如下: (1)介绍盘形滚刀破岩机理和几种受力预测公式;总结盘形滚刀在刀盘上的安装方式和理论;对比前倾安装与传统安装在破岩能耗和破岩前锋点两方面的异同。 (2)使用有限元软件ABAQUS建立盘形滚刀破岩运动仿真模型，并与科罗拉多矿业学院预测公式得出的数据进行对比，用以验证仿真模型的合理性。 (3)计算出盘形滚刀在不同安装半径和切深下所对应的理论最佳前倾安装角。对包含理论最佳前倾角的一定范围内的安装角度进行ABAQUS仿真模拟，分析侧向力数据，验证理论最佳前倾角的正确性。 (4)对比不同安装半径和侵深下盘形滚刀前倾安装与传统安装破岩运动时三向力（垂直力、滚动力、侧向力），得出两种安装方式的异同点。
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