【正文】 on the cut face preventing the muck recirculation within the cutting head and the face. However, material cut in the wet zones containing nontronite and kaolinite sticks the cutting head and decreases the instantaneous cutting rate considerably. Machine utilization time which is a very important parameter in determining daily advance rate is much effected by the tunnel inclination, decreasing from 38% to 8%. In Hereke Tunnel, in the inclined zone tunnel excavation and ring montage were executed separately due to safety reasons which reduced the machine utilization time. 中文譯文 影響傾斜隧道中掘進(jìn)機(jī)的工作的一些地質(zhì)和巖土性能 摘要 在一次為 Nuh 水泥廠開(kāi)鑿隧道的工程中， 對(duì) 90kW 巷道掘進(jìn)機(jī)的工作 進(jìn)行 仔細(xì)的研究 . 第一部分的隧道 是水平的，但 第二部分是 向上傾斜 9? 挖掘 的 . 隧道穿過(guò)形成 于 晚白堊世 年代，由散碎的泥灰土 ,碳酸泥巖 ,薄厚 不一的 層灰?guī)r 組成 . 滲水 量在 0 到 11 升 /分鐘 的范圍中 . 在 6 個(gè)不同地區(qū)被發(fā)現(xiàn)的巖石抗壓強(qiáng)度 在20 到 45 MPa 之間 , 抗拉強(qiáng)度 在 1 到 4MPa 之間 ,比熱容的范圍是 11 到 16MJ/m3 ， 塑料 極 限 的范圍是 15%到 29% , 液 態(tài)極 限從 27%到 43% ,吸水率 從 4%到 18%. 詳細(xì)的實(shí)地觀測(cè)表明 ,在干旱區(qū) ,對(duì)于 同 樣硬度的 巖石 ， 隧道 的 傾角與 巖石的層 理 有助于增加切割速度 . 水對(duì)切割速度 的影響效果 是驚人 . 在 某些 塑性極限與 32OAl 數(shù)量很低的 地方 , 瞬時(shí)切割速度增加 ,3450 立方米 /小時(shí) ，伴 隨 著 升 /分鐘 的涌 水量 . 但是 ,在地層具有高吸水特性 和大 量的氧化鋁 時(shí) , 由于粘泥 的影響， 切割速度 將 大大降低 . 開(kāi)挖 ， 鏟裝和支 護(hù) 工程分開(kāi)進(jìn)行 ,由于安全上的顧慮 ,潮濕和傾斜路段 將降低機(jī)器 利用率 的 8%至 38% . 所收集的資料 源于 一個(gè)健全 系統(tǒng)，對(duì) 掘進(jìn)機(jī) 工作條件進(jìn)行預(yù)測(cè) . 關(guān)鍵詞 : 隧洞開(kāi)挖 。 多數(shù)業(yè)績(jī)預(yù)測(cè)模型 是針對(duì)水平 隧道 的 . Bilgin( 1983 )開(kāi)發(fā)了一種基于特定的能源來(lái)自鉆井速度撞擊情景 . 模型廣泛 適用各類(lèi)巖層的接縫的推廣由Schneider (1988), Thuro and Plinninger (1998, 1999), Gehring (1989, 1997), Dun et al. (1997) and Uehigashi et al. (1987)完成。 Fowell and Johnson, 1982。 Bilgin 等 (1988, 1990, 1996, 1997) 制定了 一個(gè) 基于巖石抗壓強(qiáng)度和巖石質(zhì)量 指標(biāo)的 績(jī)效方程 ，方程如下： R M C IPIC R )9 7 ( ??? (2) 32)1 0 0( R Q DR M C I C ?? ? (3) 其中， ICR 是瞬時(shí)切割速度 ； P 是切削頭功率 ，單位是馬力； RMCI 是 巖體 切削 指數(shù) ； C? 是 鋼筋混凝土的單軸抗壓強(qiáng)度 ，單位是 MPa； RQD 是 巖石質(zhì)量指 標(biāo)，用百分比表示 . Dun 等 (1997 年 ) 在 kumbalda 煤礦進(jìn)行研究工作 時(shí)，對(duì) Bilgin 等 ( 1988 年 , 1990 年 )和McFeatSmith and Fowell ( 1977 年 1979 年 )提出的 描述模型 進(jìn)行 了 比較 ,當(dāng)時(shí)使用的是一臺(tái)Voest Alpine AM75 巷道掘進(jìn)機(jī)。 一種被廣泛采用的預(yù)測(cè)掘進(jìn)機(jī)切割速度的方法，切割功率法，通過(guò)大尺寸切割試驗(yàn)獲得比能，通過(guò)下列方程 (Rostami 等 1994。本文 研究論述 的 主要目的是有助于 復(fù)雜地質(zhì)條件下，掘進(jìn)機(jī)械 性能預(yù)測(cè)模型 的建立。 掘進(jìn) 機(jī)的 瞬時(shí)切割速度 用 一些地質(zhì)和巖土工程的因素 來(lái) 解釋 . 設(shè)備利用系數(shù)的 影響因素也 被 詳細(xì)解釋 . 2 .隧道工程 的 描述 Hereke 隧道 ,位于土耳其南部城市 Kocaeli（ 伊斯坦布爾旁邊 ），為了 Nuh 碼頭 and Nuh 水泥廠之間的 物質(zhì)的運(yùn)輸而建造。有兩條管道將被鋪設(shè)，其中一條是用來(lái)將水泥從工廠運(yùn)往碼頭，而另一條是將煤等從碼頭運(yùn)到工廠。根據(jù)對(duì)收集到的工程地點(diǎn)的地質(zhì)信息的分析，雙臂的掘進(jìn)機(jī)被認(rèn)為是最合適的。化學(xué)分析的結(jié)果列于表 1 中。刀具的 耙角度 為 5? ， 刀具寬度為 毫米 . 地質(zhì)信息測(cè)試的 結(jié)果列于表 2 . 6 . 掘進(jìn)機(jī)的性能分析 Hereke 隧道 工程花了 2 個(gè)月的時(shí)間， 平均每日推進(jìn) 米 。 機(jī)器使用時(shí)間 系數(shù) (MUT)是 總工作時(shí)間 中 凈開(kāi)挖時(shí)間所占的百分比 ( % ), 刨除所有的停機(jī)時(shí)間 . 推進(jìn)率 ( AR ) ,是隧道的 直線推進(jìn)速度 (米 /移 ,米 /天 , 米 /一周米 /月 ) ,是 ICR、 MUT 和掘進(jìn)工作面 的 斷面 面積 的函數(shù) . 對(duì)于涌 水和隧道 通過(guò)的 地質(zhì)斷 層，作者也 進(jìn)行了記錄 . 不同隧道區(qū) 中， 瞬時(shí)切割速度 ,涌水量，斷面的 RQD 值 ， 機(jī)器利用時(shí)間值 的記錄被編輯在表 3 中。 1 區(qū) 的 瞬時(shí)切割速度 是 10 solid bank m3 /小時(shí)。這些因素反映在 瞬時(shí)切割速度 上則有如下不同， 在五區(qū) ， 瞬時(shí)切割速度值為 25 solid bank m3 /小時(shí) ； 在 六區(qū) ， 瞬時(shí)切割速度值為 20 solid bank m3 /小時(shí) 。 濕粘帶 的 影響 3 區(qū) 的涌 水 量也是 11 升 /分鐘 . 3 區(qū) 的 樣本 同 2 區(qū) 的也 有相同的強(qiáng)度 . 然而 , 根 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察 ,3 區(qū) 的巖層更粘，會(huì)發(fā)生粘刀的 現(xiàn)象， 因此 ,造成 瞬時(shí)切割速度 的巨大差異 ,2 區(qū)的 50 solid bank m 3 /小時(shí)和 3 區(qū)的 20 solid bank m 3 /小時(shí) . 取自 3區(qū) 的 樣本有 32OAl 含量 % ,吸水率 % , 塑 性極 限為 29% ,液限為 43% . XRD 分析表明 , 3 區(qū) 的 粘土 是由綠脫石 和高嶺石 組成的 . 圖 4 表示，新型的 切割刀具和粘在刀具上的濕粘土。 在水平段的隧道 ( 1 區(qū) )， 機(jī) 器的 時(shí)間利用率是 38% 。 除了 清理工作造成的 停工 ， 另一些來(lái)自?xún)A 斜隧道 干濕區(qū) 的工作組織安排等方面。 Hereke 隧道開(kāi)挖 期間 詳細(xì)的實(shí)地調(diào)查表明地層和隧道的傾角 , 滲水現(xiàn)象在一定程度上增加了瞬時(shí)切割速度 ， 相對(duì)于 水平 隧道 的開(kāi)挖，增加 25 倍 . 機(jī)器使用時(shí)間是 決 定每天的 工作量得 很重要的參數(shù) ，受隧道傾角的影響很大。 大多數(shù)的性能預(yù)測(cè)模型 是針對(duì)水平 隧道 的。 換句話說(shuō) ，進(jìn)行其他工作時(shí)，掘進(jìn)機(jī)要停機(jī)等待。 在另一方面 , 地層 的 化學(xué)組成 同樣 影響 著 瞬時(shí)切割速度 。 2 區(qū)的涌水量是 11 升 /分鐘 ，而 5 區(qū)卻是干燥的， 兩個(gè)區(qū) 的巖石 抽樣有相同的抗壓強(qiáng)度 ， 然而 , 2 區(qū)的 瞬時(shí)切割速度（ 50 solid bank m3 /小時(shí) ）卻是 5 區(qū)的（ 25 solid bank m3 /小時(shí) ） 2 倍。因?yàn)?隧道的傾斜 ，在重力的作用下，切削面上，粘土脫落更加容易。 從表 2 中 可以知道，運(yùn)用McFeatSmith and Fowell 模型 ，在 8 solid bank m3 /小時(shí)的切割速度下，中型掘進(jìn)機(jī)水平掘進(jìn)， 1 號(hào)區(qū)抽取 的 結(jié)節(jié)泥灰?guī)r 的比 能值 是 11 MJ/m3 。掘進(jìn)機(jī)的性能數(shù)據(jù)被連續(xù)記錄，包括瞬時(shí)切割速度 , 機(jī)器使用和停工時(shí)間 。 Brazilian 抗拉強(qiáng)度試驗(yàn) 是在另一種標(biāo)準(zhǔn)巖樣（ 直徑為 33 毫米 ,長(zhǎng)度與直徑之 比 為 1）上進(jìn)行的。 工人們工作兩班導(dǎo)，每天工作 12 小時(shí) , 每周工作 7 天 . 每個(gè)班，在掘進(jìn)工作面上的工人至少有 7 個(gè)人。某些層面的含水層的石灰?guī)r出現(xiàn)裂隙，造成海水侵入，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，隧道大體可以分成六段，如圖 1 所示。掘進(jìn)工程的 承辦 公司是 STFA Co. 隧道 包括 水平段 50 米 , 和 225 米斜井段 (包括 9 個(gè)上山段 )。 第一 個(gè) 50 米的 隧 道是 水平 的 ， 后 225 米是傾斜的，其中有 9 個(gè) 挖掘上山 .在其中的某些部分有大量的涌水和粘土。 SEOPT 是 最優(yōu)比能，單位是 kWh/m3 ,k 是能量傳遞系數(shù) ,取決于 具體采用的挖掘 機(jī)械 . Rostami 等 ( 1994 ) ,極力強(qiáng)調(diào)如果 比 能價(jià)值方程 是 在最佳條件下用現(xiàn)實(shí)中刀 具，在大尺寸線切削試驗(yàn) 得到的，那么， 預(yù)測(cè)值削減率是比較 重要 的 . Rostami 等 ( 1994 )指出 ,對(duì)于普通掘進(jìn)機(jī) k在 化，而對(duì)于 TBM型 掘進(jìn)機(jī) ,k在 到 中變化 . Bilgin 等 ( 2020 年 )在他們的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究 中證明 ,掘進(jìn) 機(jī)械 的性能在 一定程度 上受到泥土 和 過(guò)載載荷的影響 . Copur 等 ( 2020 )證 明在最佳切削條件 進(jìn)行大尺寸 切削試驗(yàn) 得到的比能與 巖石單軸抗壓強(qiáng)度和 Brazilian 抗拉強(qiáng)度密切相關(guān)。由 Bilgin 曲線求得的數(shù)據(jù)受地層過(guò)渡帶或薄弱帶的影響很?chē)?yán)重。 McFeatSmith and Fowell (1977, 1979)進(jìn)行的 詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 表明， 核心切削試驗(yàn) 得到的比能值 和中型和重型掘進(jìn)機(jī) 的 切割 速 率 分別存在著密切的關(guān)系。Farmer and Garrity (1987) and Poole (1987) 證 明對(duì)于給定功率的掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖率可以 用下列方程求出的比能來(lái)預(yù)測(cè)。 核心切削試驗(yàn) 。 Fowell and Johnson, 1982。英文原文 Abstract The factors affecting the performance of 90 kWshielded roadheader is investigated in detail in a tunnel excavated for NuhCement Factory. The first part of the tunnel is horizontal and the second part is inclined with 9_ and excavated uphill. Tunnel passes through a formation of the Upper Cretaceous age with nodular marl, carbonated claystone, thin and thick laminated limestone. Water ingress changes from 0 to 11 l/min. In six different zones it is found that the rock pressive strength changed from 20 to 45 MPa, tensile strength from 1 to 4 MPa, specific energy from 11 to 16 MJ/m3, plastic limit from 15% to 29%, liquid limit from 27% to 43% and water absorption from 4% to 18% in volume. Detailed in situ observations show that in dry zones for the same rock strength the inclination of the tunnel and the strata help to increas