【正文】 end increase the instantaneous cutting rate up to 2–5 times pared to a noninclined tunnel. The inclination of the tunnel, hence, gravity forces help the muck being loaded easily and ing quickly 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 . 開挖 ， 鏟裝和支 護(hù) 工程分開進(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 : 隧洞開挖 。 Roadheader performance prediction。 具體能源 緒論 近年來(lái) ， 在民事和采礦工程等領(lǐng)域 ，復(fù)雜 地 質(zhì)條件下 掘進(jìn)機(jī) 的 應(yīng)用大大增加了 . 預(yù) 計(jì) 切削 速率 和 機(jī)器工作 時(shí)間 ,決定 著 每天 的工作量 ,并且 在掘進(jìn)工程 的 時(shí)間安排中起著重要的作用 ,因此 , 也決定著 隧道開挖 的 經(jīng)濟(jì) 性 . 雖然過去刊登 過 許多掘進(jìn)機(jī)性能預(yù)測(cè)模型 , 根據(jù) 公布的數(shù)據(jù) ,在復(fù)雜的地質(zhì)條件下（傾斜的 隧道 ,涌水量的增加 ,過斷層破碎帶等 ） ,它們 每天 的工作量是很少的 . Sandbak ( 1985 年 )和 Douglas( 1985 年 )用 巖質(zhì) 系統(tǒng)來(lái)解釋 San Manuel銅礦 中 11? 斜巷掘進(jìn)率的變化 . 他們得出一個(gè)業(yè)績(jī)預(yù)測(cè)模型 , 對(duì)于 掘進(jìn)機(jī) ， 工程與地質(zhì) 的 因素 必須結(jié)合起來(lái)考慮 . Unrug and Whitsell (1984) 也發(fā)表 過 傾斜隧道 中 掘進(jìn)機(jī)性能 的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（ Pyro 煤礦的 14? 的傾斜隧道 ），還有 Navin et al. (1985)發(fā)表的 13? 15? 的 油頁(yè)巖礦井 隧道， Livingstone and Dorricott (1995)的發(fā)表的關(guān)于 East Gold Mine。 他們還報(bào)告說(shuō) 刀具的磨損大體上 可以 用 核心切削試驗(yàn) 來(lái) 預(yù)測(cè) . 基于核心切削試驗(yàn) 的巖石切削性能 分類 是不太確切的，因?yàn)?巖石裂隙 的效果不能被很好的預(yù)測(cè)。 隧道傾斜、涌水和 粘土 對(duì) 掘進(jìn) 性能的 影響 在上面 并 沒有明確討論。 挖掘過程進(jìn)行了橫向直落通過沉積地層包括干 路段 ( 0~50 里 ) 和 濕路段 (里程 50150 里 ) . 挖掘工作是由一臺(tái) 90kW 的 HerrenknechtSM1 掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行的，開挖直徑是 米 。 在 Hereke 凱隧道 工程中，選用的是 Herrenknecht SM1 雙 臂掘 進(jìn)機(jī) ，如圖 2所示 . 5 . 巖土性質(zhì)的巖層樣品 采集由本文作者從六個(gè)區(qū)遭遇 對(duì)隧道路線 (圖 1 )進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)室中醫(yī)學(xué)院地雷的伊斯坦布爾技術(shù) 大學(xué) . 這些試驗(yàn)包括化學(xué)分析 ,單軸抗壓強(qiáng)度 ,巴西拉伸強(qiáng)度 ,吸水率 ,塑限 , 液體的限制和具體的能源 (核心切割 )的考驗(yàn) . 為了更好的 了解 掘進(jìn)機(jī)的 切削行為 ，分別對(duì) 6 個(gè)不同區(qū)域的巖石進(jìn)行了抽樣化驗(yàn)。 瞬時(shí)削減 速 率 ( ICR ) ,是指的是 掘進(jìn)機(jī)的 產(chǎn)率實(shí)際切削時(shí)間 。 . 巖石強(qiáng)度和 比 能值 的 影響 五區(qū) 的 抽 樣有 210 kg/cm2 的 抗壓強(qiáng)度 ， MJ/m3 的比 能 ，采 自 6 區(qū) 的 樣本有 450 kg/cm2 的 抗壓強(qiáng)度和 MJ/m3 的比 能 。 以及 . 雖然 2 區(qū) 的 薄疊層石灰?guī)r 和 5 區(qū) 的 薄膜疊層 綠脫石 有 相 似的 厚度，但 5 區(qū) 的 瞬時(shí)切割速度 是 較低 的 , 25 solid bank m3 /小時(shí) ， 這可能要?dú)w因于 綠脫石 ,或 干燥 的環(huán)境 . 六區(qū) 的 層狀泥質(zhì)灰?guī)r 的 厚度大于 60 厘米 . 因此 ,根據(jù)以往的研究 (Bilgin 等 . 1988 年 , 1990 年 , 1996 年 , 1997 年 ) 可以斷定 , 迭片結(jié)構(gòu)并 不 能增 加瞬時(shí)切割速度 . 大家都知道 ,只有 裂隙間距小于 10 厘米 的巖層才能增加 瞬時(shí)切割速度 . 整個(gè)工程中， 聯(lián)合型斷面的影響 也 同樣 存在 . 因?yàn)樵?6 個(gè)區(qū)中的 RQD 值是 相似 的（如 表 3 所示），所以 接縫 對(duì) 掘進(jìn) 性能的影響是無(wú)法 推斷 的 . 掘進(jìn)機(jī) 利用時(shí)間 的 影響 機(jī)器使用時(shí)間 與 瞬時(shí)切割速度 同等 重要 , 由于每天 的效 率 與 機(jī)器使用時(shí)間 ,每日工作時(shí)間 , 隧道斷面和瞬時(shí)切削率 等因素直接 相關(guān) 。在這些模型中， 巖層傾角 ,管道傾角 , 涌水 和粘土對(duì) 掘進(jìn)性能的影響并沒有反映出來(lái)。而在干燥的斜井掘進(jìn)中，清理工作要占用 13%的時(shí)間，而在潮濕的斜井掘進(jìn)中，要占用 20%的時(shí)間。 這可能是 因?yàn)?水 將 降低 巖層的硬度，從而使得切削面上的巖石更容易脫落。 然而 ，根 據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察 ， 地層的傾斜 有利于切削運(yùn)動(dòng)，在隧道中泥土很易涌出。 連續(xù)拉伸負(fù)荷保持在恒定速率 上 . 吸水率 ,塑液限的試驗(yàn) 是 根據(jù)相關(guān)的 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 的 . 使用特定的切割儀器對(duì) 76 毫米直徑的 樣品進(jìn)行測(cè)試，在中 心 處鉆一個(gè) 深度為 5 毫米 的孔，其使用的刀具是以含 鈷 8%的 碳化鎢 制成的， 鎊的名義晶粒尺寸 。 4 . 機(jī)械 的 施工方法 為了減少對(duì)地面 鐵路 高速公路和公路 的影響，工程選擇了機(jī)械開挖方法。 隧道開挖過程中， 伊斯坦布爾技術(shù)大學(xué)采礦工程系 進(jìn)行了 詳細(xì)的實(shí)地觀測(cè) ，對(duì) 采集 的 巖石樣品 進(jìn)行了 測(cè)試 ，獲得大量的地質(zhì)資料。由 McFeatSmith and Fowell 曲線產(chǎn)生的另一組數(shù)據(jù)更加符合少過渡、少薄弱層的規(guī)則底層。 ESE c22?? 其中 ,SE 是 比 能 , c? 是巖石 抗壓 強(qiáng)度 , E 是 巖石 的 彈性模量 . 廣泛接受的巖石分類和掘進(jìn)機(jī) 的性能預(yù)估是 基于 由 核心切削試驗(yàn)(McFeatSmith and Fowell, 1977, 1979。 Fowell et al., 1994). Detailed laboratory and in situ investigations carried out by McFeatSmith and Fowell (1977, 1979) showed that there was a close relationship between specific energy values obtained from core cutting tests and cutting rates for medium and heavy weight roadheaders separately. They reported also that tool consumption might be predicted from weight loss of cutter used in core cutting test. Rock cuttability classification based on core cutting test is usually criticized as that the effect of rock discontinuities are not reflected in performance prediction. Bilgin et al. (1988, 1990, 1996, 1997) developed a performance equation based on rock pressive strength and rock quality designation as given below where ICR is the instantaneous cutting rate in solid bank m3/cutting hour, P is the power of cutting head in hp, RMCI is the rock mass cuttability index, rc is the uniaxial pressive strength in MPa and RQD is the rock quality designation in percent. Dun et al. (1997) pared the models described by Bilgin et al. (1988, 1990) and McFeatSmith and Fowell (1977, 1979) in a research work carried out at Kumbalda Mine where a Voest Alpine AM75 roadheader was utilized. Two distinct groups of data were evident. The data grouped around Bilgin line was strongly influenced by the jointing and weakness zones present in rock mass. The other group of data on the line produced by McFeatSmith and Fowell corresponded to areas where less jointing and fewer weakness zones were present. One of the most accepted method to predict the cutting rate of any excavating machine is to use, cutting power, specific energy obtained from full scale cu