一种隧道预切槽设备的布刀方法技术

本发明专利技术为一种隧道预切槽设备的链刀布刀方法。首先确定链刀布置的相关参数，包括链刀的前后刀间距、链刀组数、每组链刀个数、每组链刀布置形式，每组链刀布置形式包括每组链刀组件个数、沿链条方向每组链刀布置原则、链刀组件种类、附加组件。然后建立预切槽设备链刀布置模型，最后根据预切槽设备链刀布置评定指标采用多模块数值仿真分析对预切槽设备链刀布置模型进行评价。评价指标包含切槽完成度、链刀受力均匀度、切削比能耗、排渣性能。多模块数值仿真包括LS-DYNA单组链刀破岩仿真和EDEM单组链刀排渣仿真。本发明专利技术所确定的预切槽设备刀梁上链刀的布置位置，保证了预切槽设备高效准确的开挖切槽。

Cloth cutter method for tunnel pre cutting slot equipment

The invention relates to a chain knife cloth cutter method for a tunnel pre cutting slot device. The related parameters of chain cutter layout determined firstly, and the cutter spacing, the number of groups, each chain chain knife knife comprises a knife chain number, each chain cutter arrangement, layout of each chain knife comprises a knife assembly, each chain number along the chain direction of each chain cutter layout principle, component type and add-on chain cutter. Then, the chain cutter layout model of pre cutting slot equipment is established. Finally, the chain knife layout evaluation index of pre cut slot equipment is evaluated by multi module numerical simulation analysis, and the chain cutter layout model of pre grooving equipment is evaluated. The evaluation indexes include cutting groove completion, force uniformity, cutting ratio, energy consumption and slag discharge performance. Multi module numerical simulation includes LS-DYNA single group chain cutter rock breaking simulation and EDEM single group chain knife slag discharge simulation. Location of the pre cutting knife beam equipment chain knife, ensure the pre cut excavation equipment with high efficiency and accurate cutting groove.

【技术实现步骤摘要】
一种隧道预切槽设备的布刀方法
本专利技术为一种隧道工程预切槽设备的布刀方法，涉及不同地质条件下多目标的隧道预切槽设备的链刀布置方法。
技术介绍
预切槽法是一种独特的隧道施工技术，是利用刀梁上的链刀沿隧道断面外轮廓超前于掌子面切出周边槽,同时灌注混凝土形成超前支护结构的施工工法。随着我国软弱地层隧道工程项目越来越多，对预切槽设备的需求量逐渐增加。目前国内外隧道预切槽设备都处于起步阶段，因此，加大对预切槽设备关键技术的开发力度势在必行。链式切刀是预切槽设备上进行岩槽开挖的关键部件，链刀在链条上不同的布置方式会对预切槽设备的切削效率、排渣性、链刀的载荷分布产生不同的影响，进而影响整体的外载特性。目前有关预切槽设备链刀布刀的设计方法多依赖经验且无法对预切槽设备链刀的切削性能进行系统评估，导致其地质适应性差、渣土排出性能不好。关于链刀布置方式的研究，在国外文献中，主要针对其破岩机理展开研究，而没有涉及链条上链刀布置方法的研究。中国专利“循环链刀”(专利号9411925.3)，设计出了一种上面设有若干组用来在地面中开沟的刀件的一种循环链刀，给出了链刀布置的基本原则，但未给出在本原则下衡量不同种布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道预切槽设备的布刀方法，其特征是，首先确定链刀布置的相关参数，包括链刀的前后刀间距、链刀组数、每组链刀个数、每组链刀布置形式，然后建立预切槽设备链刀布置模型，最后根据预切槽设备链刀布置评定指标采用多模块数值模拟仿真分析对预切槽设备链刀布置模型进行评价。

【技术特征摘要】
1.一种隧道预切槽设备的布刀方法，其特征是，首先确定链刀布置的相关参数，包括链刀的前后刀间距、链刀组数、每组链刀个数、每组链刀布置形式，然后建立预切槽设备链刀布置模型，最后根据预切槽设备链刀布置评定指标采用多模块数值模拟仿真分析对预切槽设备链刀布置模型进行评价。2.如权利要求1所述的链刀的前后刀间距，其特征是，根据预切槽设备链条截距尺寸确定刀间距，分为以下几步进行：1)根据预切槽设备链刀模型、切削速度、切削深度、岩土种类，建立预切槽设备链刀切削岩土受力模型，由如下公式确定：Fx＝η·σs·h·B·sinδ式中：σs为岩土屈服极限、h为切削深度、B为切削宽度、δ为切削角、η为无量纲系数，取决于链刀结构参数和切削速度；2)根据预切槽设备链刀切削岩土受力模型和预切槽设备设计目标进行链条的选型计算，确定链条截距L0，从而确定链刀的前后刀间距。3.如权利要求1所述的每组链刀个数，其特征是，要保证每组链刀能够覆盖到整个切削宽度，分为以下几步进行：1)根据权利要求2所述预切槽设备链刀切削岩土受力模型，确定链刀宽度尺寸；2)根据每组链刀能够覆盖到整个切削宽度，得到每组刀具个数，由如下公式确定：式中：n表示每组链刀个数，D表示切槽宽度，d表示链刀宽度尺寸。4.如权利要求1所述的每组链刀布置形式，其特征是分为链刀组件种类、沿链条方向每组链刀的布置原则、每组链刀组件个数、附加组件四个部分，具体如下：1)链刀组件种类有单把直链刀，双把直链刀，双把斜链刀三种；增大刀座宽度，可以布置三把链刀，具体包括三把直链刀，中间直链刀两侧斜链刀两种；2)沿链条方向每组链刀的布置原则包括从单刀到双刀布刀、从中间向两侧布刀、反向从中间向两侧布刀、交错布刀、双刀在前布刀五种原则；3)每组链刀组件个数由所选布置原则以及链刀种类决定：n0＝n1+n2+n3式中：n0表示链刀组件个数，n1表示每组链刀组件中单把链刀组件的个数，n2表示每组链刀组件中双把链刀组件的个数，n3表示每组链刀组件中三把链刀组件的个数；4)根据已确定的每组链刀个数、每组链刀组件个数、链刀组件种类、沿链条方向每组链刀的布置原则，可以确定每把链刀的布置位置。5)每两组链刀后布置刮土板作为附加组件。5.如权利要求1所述的链刀组数，其特征是由链条总长、每组链刀布置形式、每组链刀个数综合考虑确定的，具体公式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：夏毅敏，张逸超，谭青，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43