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盾构刀具的开挖形式
2017/7/17 10:15:15

      为保证刀盘的掘削性能,开发了适于各类地层的刀具型式,通常根据不同的地质情况选用不同类型的刀具及刀具组合。目前盾构常用刀具有切刀、刮刀、齿刀、单(双)刃滚刀、先行刀、仿形刀等。它们的开挖方式可以归纳为切削式、挠取式、破碎式3种。

      切削刀可用于面板式和辐条式刀盘,布置于刀盘开口或辐条的两侧,主要适用于软粘土、砂土及砂卵石地层的开挖,切削式刀具是利用刀刃和刀具面对土砂施压,土砂受到的剪切力达到极限破坏应力时产生剪切变形,并以土屑形式沿刀具前面流出,实现土体开挖,土砂的破坏应力特性取决于土砂的含水量、密度和粘聚力。土压盾构的主切削力一般均为切削式刀具,刮刀位于刀盘弧形周边,在软土地层中用于刮削土体,在岩石地层中可用于刮渣,起装载作用;先行刀(包括鱼尾刀及盘圆背形刀)的安装一般超前于切削刀,工作方式主要为挠取式,起到将土体切割分块、疏松土体、保证开挖轮廓等作用,并与切削刀组合协同工作,盘形滚刀为破碎式刀具,利用刀刃减压岩石,将岩石破碎,常用于各类软、硬岩石及砂卵石地层的隧道开挖。

      对于切削刀式刀具,其开挖的土屑具有不同的流动形态,主要与土砂的组成成分及其形状,以及切削角度,切削强度和切削厚度等因素有关,可以概括为以下4种形态:(1)流动型切削;(2)裂断型切削;(3)剪断型切削;(4)剥离型切削。