【技术实现步骤摘要】
一种滚刀破岩作用下的数值模拟方法
[0001]本专利技术涉及滚刀破岩模型
，具体是一种滚刀破岩作用下的数值模拟方法。
技术介绍
[0002]盾构在岩层内掘进时，盾构上的刀具(通常是滚刀)会嵌入岩石内部(即实现破岩)，并作用在刀具形成法向和环向作用力，从而达到切削岩石的目的，也即达到破岩的目的。不同刀具作用力下的破岩效果是不一样的，最优的刀具破岩参数组合能够使得切削出来的岩块较大、刀具磨损很小，且掘进效率最高。为此，获得最优的掘进参数组合对于在岩层中进行盾构掘进意义重大。
[0003]为了获得掘进参数，可以采用现场掘进试验或者通过数值模拟分析得到。现场掘进试验需要时间成本、人力成本和设备成本，且对刀具磨损较大。数值模拟分析方法正好可以克服这些成本的问题，是一种较为有效的分析方法。但是岩石磨碎过程是非常复杂的，涉及岩石的塑性变形、裂缝的弥散随机扩展等，现有的针对断裂力学的裂缝开展模拟方法是不可行的。目前基于块体动力学的分析方法也能实现滚刀破岩的模拟，也即在块体之间设置接触面，接触面参数通过切向和法向设置弹簧实现，但...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种滚刀破岩作用下的数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：基于数值方法建立滚刀与岩石之间相互作用的滚刀岩石数值模型，滚刀岩石数值模型中采用网格将岩石和滚刀划分若干单元，分别得到岩石单元和滚刀单元；步骤2：将任意两个相邻岩石单元之间插入一个无厚度的黏结单元；步骤3：确定岩石单元、滚刀单元和无厚度黏结单元的的材料参数，材料参数包括力学参数，从而得到最终的滚刀岩石数值模型；步骤4：加载最终的滚刀岩石数值模型并进行数值模拟分析，完成数值模拟分析，得到模拟结果，模拟结果作为掘进参数。2.根据权利要求1所述的滚刀破岩作用下的数值模拟方法，其特征在于，在步骤1的滚刀岩石数值模型中，滚刀与岩石之间通过库伦摩擦相接触。3.根据权利要求2所述的滚刀破岩作用下的数值模拟方法，其特征在于，在步骤1中，还包括对岩石单元设置边界条件。4.根据权利要求3所述的滚刀破岩作用下的数值模拟方法，其特征在于，所述边界条件包括对岩石单元的底部约束线位移和角位移，除去底部之外的岩石单元其他部分约束各个面的法向位移。5.根据权利要求4所述的滚刀破岩作用下的数值模拟方法，其特征在于，在步骤1中，采用四面体、六面体和楔形之一者对岩石进行网格划分，得到岩石单元，采用四面体对滚刀进行网格划分，得到滚刀单元。6.根据权利要求5所述的滚刀破岩作用下的数值模拟方法，其特征在于，步骤2的具体实现过程，包括以下步骤：步骤2
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1：在滚刀岩石数值模型中，遍历每一个岩石单元的每个节点，将共享节点的岩石单元的数量大于1的节点作为共享节点，并存入共享节点集合，共享节点集合初始为空集合；步骤2
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2：遍历共享节点集合的每一个节点，对于当前节点，复制N
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1个与当前节点相同的坐标，N表示当前节点所共享岩石单元的数量，在当前节点的坐标位置处生成具...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛凤山，武坤鹏，温友鹏，朱明星，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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