什么样的盾构刀具可应对灰岩地层

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灰岩是以方解石为主要成分的碳酸盐岩,有时含有白云石、黏土矿物和碎屑矿物,这种强度不会很大,但往往会遇到硅质灰岩,强度就很大,总之,强度往往介于30-MPa。饱和单轴抗压强度大于60MPa就是硬岩,因此在这种灰岩地层中的盾构刀具要有更好的强度、耐磨特性。

灰岩地层中掌子面硬岩部分

另一方面,灰岩是可溶性岩,其形成过程中往往是一种酸水不均匀流动侵蚀、沉积的结果,往往在水流通道上形成溶洞或溶槽,当然,由于是沉积岩,其上方会填充或覆盖黏土层或黏土夹碎石,成为土洞。就埋置于地下穿越灰岩地层的盾构机来说,由于有溶槽的不规则发育,其刀盘所面对的掌子面往往不会是全断面岩层,而是软硬不均的岩面,这就导致盾构刀具在随着刀盘切削岩层是有时很放松,有时却猛然冲击硬质岩面,磕磕碰碰,对刀冲击很大,这就要求刀具同时要有更好的刚度和抗震性能。

灰岩地层中掌子面溶槽部分

其中盾构刀具中的滚刀最为重要,滚刀在整个刀盘上分布的要求也是不一样的,最外缘上的滚刀,也称为边刀,同一时间段内,由于其行程最大,磨损也更快,同时要保证开挖轮廓,其刀刃较厚,更耐磨损;在中心区域与边缘之间的刀,也称为面刀,负责掌子面岩石的开挖工作,其刀刃较薄,有利于切削岩石;在中心区域的刀,也称为中心刀,负责掌子面中心岩石的开挖工作,由于转动半径小,行程小,但靠近刀盘转动中轴,受到的扭力大,一般采用一种双刃刀的结构,就是由两个面刀被特殊地并列安装在同一个转动轴上,能够克服扭力大的不利情况,能有效地将掌子面中心处的岩石切削下来。

单刃光面滚刀双刃光面滚刀

一般情况下,滚刀采用光面的,有单刃的,双刃的。遇到硬度太高的岩层,推进效率太低,可尝试使用刀边镶齿的滚刀,也叫镶齿滚刀,增强磨损硬岩的能力。

镶齿滚刀


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