刀具工作原理
2023-05-10

对于不同地层的开挖,盾构的刀具采用不同型式:开挖地层为硬岩时,采用盘形滚刀;地层为较软岩石时,采用齿刀;地层为软土或破碎软岩时,可采用切刀(或刮刀)。

不同类型刀具的工作原理如下:

滚刀工作原理

安装在刀盘上的盘形滚刀在盾构千斤顶的作用下紧压在岩面上,随着刀盘的旋转,盘形滚刀一方面绕刀盘中心轴公转,同时绕自身轴线自转。盘形滚刀在刀盘的推力、扭矩作用下,在掌子面上切出一系列的同心圆。

当推力超过岩石的强度时,盘形滚刀刀尖下的岩石直接破碎,刀尖贯入岩石,掌子面上岩石被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽。

随着刀具寿命沟槽深度的增加,岩体表面裂纹加深扩大,当刀具压力超过岩石的剪切和拉伸强度时,相邻同心圆沟槽间的岩石成片崩落,完成盘形滚刀的破岩过程。

齿刀工作原理

在岩石较软的情况下掘进时,如果盘形滚刀与岩石掌子面之间不能产生一定的附着力,使滚刀产生滚动,滚刀将会产生弦磨。

滚刀不能滚动,将失去有效的破岩功能,此时在较软的岩层中可以采用齿刀进行破岩,齿刀安装方式同滚刀。由于齿刀上装有二个切削刃,因此刀盘正反转时齿刀都能进行破岩。

切刀(刮刀)工作原理

在软土地层或滚刀破碎后的渣土通过切刀(刮刀)进行开挖,渣土随切刀(刮刀)正面进入渣槽,因此切刀(刮刀)既具有切削的功能也具有装载的功能。

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