一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法及系统，为解决磨料水射流在TBM搭载和实际工程应用中出现的切割参数取值不清、影响切割性能的参数重要性不明的问题，本发明专利技术定义磨料水射流切割性能评价方法并采用单因素实验获取优势切割参数范围；通过响应面实验设计方法开展多因素实验，利用方差分析确定各参数重要性排序；采用非线性多元回归分析方法，获得磨料水射流切深预测模型；对于施工中设定的目标切缝深度，反推得到优势切割参数组合。本发明专利技术能够确定磨料水射流参数重要性并获取优势切割参数，指导联合刀盘设计和实际工程施工。工程施工。工程施工。

【技术实现步骤摘要】
一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法及系统


[0001]本专利技术属于隧道施工
，涉及一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着基础设施蓬勃发展，隧道建设得到广泛建设和大力发展，(全断面)隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，TBM)作为一种高度自动化掘进机械，具有掘进效率快、安全性高、施工扰动小、成洞质量好等优点，被广泛应用于交通、水利等隧道(洞)建设中。然而在TBM遭遇大埋深高围压、高磨蚀性硬岩极硬岩条件时，滚刀破岩能力严重不足，出现贯入度低、刀具损耗加剧、刀盘开裂磨损、主轴承异常磨损断裂、换刀时间占比高等一系列问题，严重制约了TBM掘进效率增加了施工成本。
[0004]因此，诞生了很多新型破岩方式。高压水射流技术就是其中之一。磨料水射流在高压水射流中添加了坚硬磨料，其切割能力是纯水射流的数十倍，在高强度的合金材料、陶瓷等材料加工中已经成熟运用，被认为是极具潜力的破岩方法。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法，其特征是，包括以下步骤：以磨料水射流切割超硬岩深度为目标，开展单因素磨料水射流切割超硬岩实验，根据实验结果，分析磨料水射流切割超硬岩时显著影响切割性能的关键参数以及各关键参数对磨料水射流切割性能的影响规律，确定各关键参数的优势范围；以各关键参数为变量、磨料水射流切割超硬岩深度为响应值，开展磨料水射流切割超硬岩实验，确定各关键参数切割超硬岩产生的切缝深度，对各关键参数针对切缝深度的影响度进行排序；建立岩石磨料水射流切深预测模型，基于所述实验结果，采用非线性多元回归分析方法确定岩石磨料水射流切深预测模型的系数值；根据超硬岩磨料水射流目标切割深度，反向计算磨料水射流的运行参数，优化关键参数。2.如权利要求1所述的一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法，其特征是，所述关键参数包括磨料流量、横移速度、靶距、喷嘴直径、切割次数和泵压。3.如权利要求1或2所述的一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法，其特征是，所述关键参数的优势范围包括磨料流量为[1150，1250]g/min、横移速度为(0，15]m/min、靶距为[15，40]mm之间、喷嘴直径为[0.33，0.5]mm，切割次数为[1，3]次，泵压为[280，350]MPa。4.如权利要求1或2所述的一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法，其特征是，定义可切性指数与耗能指数，可切性指数为磨料水射流对岩石的切缝深度和对应参数变量的比值，耗能指数为磨料水射流对岩石的切割能耗和切缝深度的比值；利用两个指数分析磨料水射流切割超硬岩时显著影响切割性能的关键参数以及各关键参数对磨料水射流切割性能的影响规律。5.如权利要求1所述的一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化方法，其特征是，确定各关键参数切割超硬岩产生的切缝深度，对各关键参数针对切缝深度的影响度进行排序的具体过程包括：进行磨料水射流切割超硬岩实验，测量各组参数切割超硬岩产生的切缝深度，对影响磨料水射流切缝性能的各参数进行方差分析，分析结果为：磨料水射流切割超硬岩工艺参数对切割深度影响的重要性排序为，横移速度＞切割次数＞喷嘴直径＞泵压＞目标靶距。6.如权利要求1所述的一种磨料水射流切割超硬岩的性能优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彪，黄新杰，胡蒙蒙，张波，于虎，谷刘琪，黄闯，刘桐源，徐彬，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：