基于岩渣粒径分布规律的TBM刀具消耗分析

岩渣是TBM掘进过程中岩机作用的直接产物，其粒径分布规律是进行TBM地质适应性、掘进效率和刀具消耗评价的重要指标。针对刀具消耗评价问题，结合兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工，对TBM在不同岩体条件中掘进时产生的岩渣进行了现场量测与筛分试验，并对实测岩渣粒径分布数据进行了统计分析和理论分布函数拟合。对TBM掘进过程中刀具消耗规律进行了分析总结，探讨了不同岩体条件下TBM刀具消耗规律与岩渣粗糙度指数、岩渣颗粒级配系数以及岩渣粒径分组比例等参数之间的相关关系。研究结果表明：（1）刀具消耗与岩体地质条件密切相关，岩石强度越高，耐磨性越强，刀具消耗越大，Ⅱ类和Ⅳ类围岩中TBM刀具消耗明显高于Ⅲ类围岩；滚刀直径对刀具消耗有一定影响，采用大直径滚刀可降低同等围岩条件下的刀具消耗；（2）不同岩性条件下岩渣粒径分布不均匀，总体上属于级配良好，符合Rosin-Rammler函数，可采用Rosin-Rammler函数进行岩渣粒径分布参数计算；（3）刀具消耗与岩渣曲率系数的相关性不明显，与不均匀系数存在较好的二次函数关系，相关系数为0.875；（4）刀具消耗与岩渣粗糙度指数存在较显著的二次函数关系，