MatDEM应用论文|基于MatDEM的盾构滚刀破岩离散元建模与数值模拟

MatDEM

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梁立唯，刘春，秦岩，朱晨光，邓尚

       

研究内容

     

滚刀与岩体间的相互作用是TBM技术的核心，数值模拟是研究这一过程的重要手段。

基于岩土体离散元软件MatDEM进行二次开发，构建包含50.2万单元的软硬互层岩层模型和盾构滚刀模型，对滚刀破岩过程进行模拟计算，记录并分析模拟中边界及滚刀受力、颗粒连接、能量转化、热量分布等信息。    

结果表明：硬质岩层内边界及滚刀受力变化明显，刀盘垂向及层面垂向单元受力较大；软质岩层内边界及滚刀受力较小，滚刀受力均匀；硬质岩层内颗粒连接断裂数较软质岩层少,岩体切削量也较小；硬质岩层内系统能量变幅较大，系统能量主要以摩擦热形式存在。MatDEM有效地模拟了滚刀破岩过程，通过修改滚刀形态和岩石性质等，本算例可用于各类工况滚刀破岩研究中,为大规模滚刀破岩数值模拟提供一个新的途径。    

文中图片      

     

   

图1　滚刀破岩数值模型

   

   

图2　边界受力曲线

   

图3　颗粒连接及破裂区

来源：矩阵离散元MatDEM