盾构刀盘的结构设计与仿真分析3.docx

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盾构刀盘的结构设计与仿真分析3

长　沙　学　院

CHANGSHAUNIVERSITY

本科生毕业设计

设计题目：

盾构刀盘的

结构设计与仿真分析

系　　　　部：

机电工程系

专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

贺志波

班级：

1班

学号2010011112

指导教师姓名：

张干清

职称讲师

长沙学院教务处

二○一三年六月制

　　（2014届）

　本科生毕业设计说明书

盾构刀盘的结构设计与仿真分析

系　　　　部：

机电工程系

专业：

机械设计制造及其自动化

学生姓名：

贺志波

班级：

1班

学号2010011112

指导教师姓名：

张干清

职称讲师

最终评定成绩

2014年6月

摘要

盾构刀盘在城市地下空间建设起到了越来越明显的作用，大部分城市地铁轨道建设都是通过盾构施工完成了，因此盾构在地铁工程中起到了一个非常重要的角色。

由于我国盾构施工起步较晚，关于盾构的技术也一直在向国际靠拢，因此我国的盾构需要不断的研究和开发，以更好的投入到城市地下空间建设。

本文通过了解各大城市地铁建设的情况，所遇到的问题和经验总结，对盾构机的刀盘的结构从以下方面进行了设计：

刀盘选型，主要对现有盾构刀盘及其所使用的环境进行分析，通过地质层，刀盘形式和刀具进行选择；

受力分析，通过总分析施工地质环境和各种工况来对刀盘结构进行受力分析；

刀盘设计，经过以上步骤，再结合长沙市地铁施工对盾构刀盘的结构进行设计。

关键词：

盾构，刀盘结构，结构设计，

ABSTRACT

×××××××××（小四号TimesNewRoman，行距20磅，首行缩进2字符）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××..

Keywords：

×××，×××，×××，×××（4号TimesNewRoman）

第1章绪论

1.1研究背景

21世纪是城市隧道以及地下空间掘进工程大开发的崭新时代。

就目前，我国中大型城市的轨道交通建设已经步入了快速发展壮大的阶段，而盾构法由于有对周围环境的影响较小、施工速度较快、优良的工程质量、安全环保的施工以及能够大范围施工等优势，在城市地下隧道中显得举足轻重。

我国长沙、沈阳、南京、天津、北京、上海、广州、深圳等中大型城市通过釆用盾构法技术成功地修建了大量的地铁工程，而部分城市在已经开通运营的多条地铁线的基础上仍继续以每年40～50km近百亿元的投资价速度推进。

伴随着我国工程建设领域方面法制和法规的完善、开始对工程建设项目效益的要求以及环保意识的提高，慢慢对施工技术和管理的要求提高。

伴随着近年我国盾构施工技术水平以及盾构国产化率的提高，使用盾构法施工显示出了他的的优势，应用越来越多。

用盾构法施工虽然有对地层适应性广、安全施工系数高等优点，但也因地质情况的多变、施工环境的错综复杂性，因此在施工中仍然存在盾构适用性以及施工方法、措施的调整。

长沙市的轨道交通2号线第一期工程西起于汽车西站，东到终点站光达站，总共有19个区间，中间16个区间采用了盾构法施工，其中线路正线长大约22km，而盾构区间线路总长为15.98km。

该工程于2009年开始动工，直至2012年3月9号，单线全面贯通。

长沙城区基本处于湘中丘陵和洞庭湖冲积平原的过渡地带和湘浏盆地，地质的情况复杂多变，从长沙地层分布特点来看，从上至下依次是人工素填土、粉质粘土、粉砂、圆卵石、圆烁、强风化泥质粉砂岩、风化泥质粉砂岩以及微风化泥质粉砂岩。

据长沙地铁2号线的地质勘察及设计资料显示，部分区间險道通过地层主要包括卵石土、碌岩、砂岩、泥质粉砂岩以及板岩，岩层条件复杂多变，软硬不均，风化严重，节理裂隙发育，透水性强。

而地铁盾构掘进埋深一般在6~20rn，因而说长沙地铁2号线区间的部分盾构掘进将处于过这种不均勾地层，且地面多为建筑物密集的繁华地段，施工难度大。

因此，这种复杂地质条件和环境条件下的盾构施工，将面临盾构掘进控制等盾构施工技术问题。

1.2研究意义

盾构法一般适应于比较均一的软土、软岩地层或砂层及其它地层，在比较均一的地层中采用盾构法施工隧道，其掘进方式及掘进模式相对单一、掘进参数相对稳定、因此其技术也比较简单，但在软硬不均、变化频繁、复合交互，且岩石强度差异大的复合地层中应用盾构法修建城市地铁險道就复杂得多。

在软硬互层的复合地层中进行盾构法隧道施工，如何解决软硬岩的破岩、如何合理的选择掘进模式满足在复合地层中掘进时对周围环境保护的要求，又要提高掘进效率、降低施工成本，在国内盾构法施工领域是需要迫切解决的难题。

地铁区间盾构掘进一般位于地下，盾构掘进的各项参数必然受到周边围岩的影响，不同围岩条件下其合理的掘进参数必然存在差异性。

长沙地铁2号线所处的地层条件和目前已修建完成的其他地区地层条件显然不同，相应的施工参数等不能直接照搬套用，因此单纯借鉴其他城市已建地铁盾构施工的研究成果和施工经验具有一定的局限性，缺乏理论指导与科学依据，难以保证隧道的施工安全。

与其它施工方法不同，盾构法施工对地层参数的变化极为敏感，不同地层条件下盾构机的施工掘进控制参数变化极大。

长沙地铁的建设才刚刚起步，这种砂卵石、泥砂岩交汇地层共存的复合地层下盾构掘进技术目前尚未成熟。

在长沙地铁2号线10标区间断面内在盾构始发后需依次砂卵石地层、强、中风化泥岩地层（该地层同一断面出现上软下硬现象）、中风化砂岩地层等复杂地质情况，在长沙地铁2号线中有其代表性意义。

富水砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，其结构松散，卵石含量高，甚至存在大漂石，地下水渗透性强，在这种地层中实施盾构法施工，容易出现刀具磨损严重等一系列问题。

此外，强、中风化泥岩从工程性质上属于极软软岩，但因胶结物质和风化程度的差异，其强度的变化范围大，天然抗压强度为0.6~32.8MPa，属典型的软硬不均岩层，施工中若盾构机的选型、盾构刀具或者盾构掘进参数的选择不当，将会严重影响盾构施工的掘进速度和掘进效率。

本文针对长沙地铁2号线10标典型地质情况下盾构的掘进的一些关键性问题进行系统深入的分析研究，旨在探清在长沙地铁在复合地层下盾构掘进参数的规律，优化掘进参数，完善盾构施工工艺，期待对长沙地铁后续待建的工程施工提供一定的参考。

1.3国内外的研究现状

目前在国内外城市地铁的建造中广泛采用盾构法进行工，盾构法对地层适应性广，施工安全系数高。

相比之下发达国家的盾构技术较为先进，全世界范围内險道工程大约采用了3000多台盾构机施工，其中日本就设计制造了2000多台，并且还制定了相应的规范——《日本盾构施工技术规范》[12]。

可以说，日本无论是新型盾构工法的发、盾构机的制作数量、盾构法建造的險道长度承包海外盾构險道工程的数量和地区等等，均名列前茅。

欧美国家在隧道建设中也广泛采用盾构施工，但其地层以软土地层为主，也有软硬不均的复合地层施工的事例但研究不多。

因此在发达国家对盾构机在复合地层中施工的研究很少，国内对盾构机在复合地层中施工的研究主要集中在广州地区的地铁设计和施工中。

第2章工程概况及盾构刀盘选型

2.1工程概况

长沙市轨道交通2号线一期工程SG-10标区间隧道位于长沙市芙蓉区。

主体位于长沙市锦泰广场以南，东二环路，西紧靠长沙火车站轨道，本标段包括锦泰广场站、万家丽广场、人民东路站三站两区间两个单位工程组成。

左线总长为2047.57m，起止里程为ZDK11+048.566～ZDK13+096.136，为锦泰广场站东端；2019.906m，起止里程为YDK11+048.566～YDK13+068.472。

区间左、右线隧道平面曲线半径为450m，线间距13.0m～15.0m，隧道埋深约在6.25m～14m。

最大线路纵坡17.630‰。

，最小纵坡为2‰。

，竖曲线半径为5000m。

区间设联络通道及泵房一座。

【锦泰广场站～万家丽广场站区间】线路出东二环路站后向东下穿东二环路后进入荷花路，沿荷花路直行进入万家丽广场站。

【万家丽广场站站～人民东路站】线路出万家丽广场站沿荷花路东行，在扬帆小区前折向东南方向下穿小区多栋6层住宅后进入古曲路，南行至人民东路站。

具体盾构区间线路布置见图2-1图。

图2.1盾构区间线路布置图

2.2工程地质与水文地质条件

2.2.1区间地质概况

该标段经勘察钻孔揭露，土岩层较为稳定，未揭露到断层、构造破碎带、岩溶、土洞、古河道、古洞穴等不良地质现象。

盾构区间地形由白垩系泥质粉砂岩、泥质砂烁岩组成，丘顶圆状，丘脊呈北东或北北东向垄状延伸，或呈馒头状分布。

人民东路站西东地势相对平坦。

沿线覆盖层主要有第四系全新统冲洪积层，更新统残坡积、冲洪积层；基岩有元古界板溪群马底释组泥质板岩、元古界板溪群五强溪组砂质板岩、元古界冷家溪群泥质板岩。

岩土层可划分为4个大层（不含亚层），每个岩土层分别按岩土层代号、岩土名、时代成因、岩性描述如下：

（1）、第四系全新统（Q4）

〈1〉人工填土（Q4ml）：

主要为第四系全新统人工填筑的杂填土〈1-1〉、素填土〈1-2〉。

①杂填土〈1-1〉：

主要由粘性土或砂土混碎石、轮块等建构筑物垃圾等。

②素填土〈1-2〉：

多呈松散状，部分稍压实，但密实度不均勻。

全新统冲积层（Q4al）

〈1-5〉齡泥质粘土：

软塑状态，含有机质，具高等干强度及高等朝性。

〈1-11〉卵石：

饱和、稍密状态，成分为石英质，亚圆形，母岩为灰岩、石英砂岩等。

（2）、上更新世冲积层（Q3al）

〈2-1>粉质粘土：

可塑状态，切面稍有光滑，摇震无反应，具中等干强度及中等軔性。

〈2-5>细砂：

饱和、松散?

稍密状态，成分为石英质，混10%?

30%粘性土，分选性较差，级配良好。

〈2-6>中砂：

饱和、稍密状态，成分为石英质，混10%～30%粘性土，分选性较差，级配良好。

〈2-8>碌砂：

饱和、稍密状态，成分为石英质，混10%～30%粘性土，分选性较差，级配良好。

〈2-9>圆烁：

饱和、稍密?

中密状态，成分为石英质，亚圆形，混10%～30%粘性土及10%～20%的中粗砂，分选性较差。

级配良好。

〈2-10〉卵石：

饱和、稍密?

中密状态，石英质，亚圆形，母岩为灰岩、石英砂岩等。

（3）、第四系残积层（Qel）

〈4-3>粉质粘土：

系泥质粉砂岩或粉砂质泥岩风化残积而成，呈硬塑、局部坚硬状态，遇水易软化。

（4）、基岩

基岩主要为白垩系神皇山组（KS）紫红色泥质粉砂岩、偶夹粉砂质泥岩，陆源碎屑结构，中厚层状构造，泥质胶结为主，局部韩质胶结，勘察范围内发育的岩层为强风化和中风化二带，现分述如下：

①强风化带

泥质胶结，成岩矿物显著风化，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构清晰。

遇水易软化。

②中风化带

〈5-3〉泥质粉砂岩（KS）：

粉细粒结构，中厚层状构造，泥质胶结，岩屑成分主要为粉细砂，节理裂隙发育且密闭，多为韩质或泥质物充填。

〈5-3F>粉砂质泥岩（KS）：

泥质粉粒结构，薄～中层状构造，泥质胶结，岩肩成分主要为粉细砂。

地层状况与岩性见表2-1

表2-1区间地层状况及岩性表

底层编号

岩层名称

底层描述

杂填土

主要有粘性土或沙土混碎石等建筑物垃圾，杂色，硬质物主要为砖块、碎石，含量达30%左右。

素填土

褐色、松散，可塑状，粘性土为主局部含有淤泥质土，含细砂和砾石、碎石，杂物含量25～35%。

局部泥有机质。

淤泥质粘土

灰色，湿-很湿。

软塑-可塑性，具有异味。

粉质粘土

褐黄色，加灰白色，硬塑状。

含有黑色铁锰质氧化物，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，有光泽。

粉土

褐黄色，褐灰色，湿，可塑-硬塑状，含粉细砂为主和云母片。

细砂

褐黄色，湿，稍密状-中密状，级配一般，成分多为石英质，含有云母，泥质填充。

圆砾

褐黄色，很湿-饱和，中密-密实状，混卵石。

砾石含量达56%，成分为石英质，亚圆形，耐磨度较好，分选性差，一般粒径1-2mm，砂填充，含粘土。

卵石

褐黄色，很湿-饱和，中密-密实状，卵石含量约56%，石英质，亚圆形，磨圆度较好。

最大粒径达到了7cm，一般粒径20-40mm，砂质填充。

粉质粘土

褐黄色，黄红色，硬塑状，含有黑色锰铁质氧化物，无摇震反应，稀有光滑，韧性中等，干强度中等。

其原岩为泥质粉砂岩。

全风化泥质粉砂岩

褐红色，黄红色，硬塑状。

其原岩泥质粉砂岩。

强风化泥质粉砂岩

褐红色，泥质粉砂结构，泥质胶结差，极软岩。

岩芯碎块状，短柱状，少量长柱状，沿线具有分布，极软岩。

本层中遇到全风化夹层5-1a和中风化夹层5-1b。

中风化泥质粉砂岩

紫红色，粉细粒结构，中厚层状结构，泥质胶结，岩屑成分主要粉细砂，岩石组织结构部分破坏，少部分矿物风化变质，节理缝隙发育且密闭，多为钙质或泥质物填充，裂隙面见褐色铁锰质浸染，局部岩芯上见溶蚀小孔，岩芯较完整，多呈柱状，偶呈扁块。

2.2.2盾构区间主体穿越的地层及地质评价

该盾构区间工程主体穿越的地层及地质评价见表2-2。

表2-2工程主体穿越的地层及地质评价

单位工程

工程穿越的底层

总体地质评价

锦～万区间

隧道通过围岩主要有：

强风化泥质粉砂岩

中风化泥质粉砂岩

卵石

粉质粘土

隧道位于强风化～中风化泥质粉砂岩内。

隧道围岩类别为Ⅱ～Ⅳ类。

隧道上部第四系底层厚8.5～11.5m，岩层薄，隧道部分线路穿越卵石层，盾构面上软下硬。

万～人区间

隧道通过围岩主要有：

强风化泥质粉砂岩

中风化泥质粉砂岩

隧道位于强风化～中风化泥质砂岩内。

隧道围岩类别为Ⅲ～Ⅳ类，隧道上部第四系底层厚9.3～10.6m，岩层厚4.8～8.0m。

锦万区间各地层所占比例见图2-3

图2.2锦万区间各地层所占比例图

2.2.3水文地质情况

盾构区间区域地下水按赋存方式主要分为第四系松散层和全风化带中的孔隙潜水、强?

中风化基岩裂隙水、构造破碎带的裂隙水，局部分布赋存于人工填土、粘性土中的上层滞水。

锦～万区间險道勘察场地地下水按赋存方式主要为第四系松散层和全风化带中的孔隙水、强?

中风化基岩裂隙水、构造破碎带的裂隙水，局部分布赋存于人工填土、粘性土中的上层滞水。

场地水的环境类型为II类，孔隙水对混凝土结构、对混凝土结构中的钢筋无腐烛性、对钢结构具弱腐烛性；基岩裂隙水对混凝土结构钢筋混凝土结构中的钢筋无腐烛性、对钢结构具弱腐烛性。

2.2.4对工程影响较大的特殊地质

锦～万区间隧道在始发及到达段因埋深较浅，须穿越一段卵、碌石层，地层透水性好，该段地下水位较高，为微承压水，对險道施工有一定影响，易造成喷涌及地表沉降。

盾构下坡段及调坡段经过的地层为强、中风化粉质泥岩交汇地层，该地层段主要特点是隧道断面上部为强风化粉质泥岩，下部为中风化粉质泥岩，其强度差异性比较大，盾构掘进控制比较困难，姿态调整难度大。

2.3区间盾构机选型

2.3.1盾构选型的依据

盾构根据不同的地质类型其适用范围是不同的，所以对与不同的地质特点，要选择与之相适应的盾构类型，以保证工程施工的顺利进行。

盾构选型主要依据有区间險道设计及施工条件、工程及水文地质以及施工规范及相关标准等几个方面，再结合项目工程自身的特点对盾构类型、主要参数、辅设配置等进行分析，从施工的适用性、可靠性、安全性、先进性、经济性等几个方面综合考察来进行盾构的选型。

长沙地铁2号线10标段盾构区间主要穿越的地层主要为泥质砂烁地层、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩。

区间段地下水位较高，地层透水性好，因此不宜使用半机械式或敞开式盾构掘进，而宜使用的盾构类型为密闭型的土压平衡盾构或泥水加压平衡盾构。

2.3.2土压和泥水盾构机的工程适宜性

（1）土压盾构工程适宜性

土压平衡盾构机的工作原理是：

盾构挖下的泥土在土舱内对开挖面土层形成支护作用，从而使挖面稳定。

因此土压盾构在某些方面既具有泥水盾构的优良特性，又避免了其复杂的泥水分离处理等工序，土压平衡盾构在險道施工中受到工程界的普遍重视。

土压平衡盾构使用范围广泛，可根据地质条件的不同，对其类型进行设计，从松软粘性土到砂烁土层范围内土层都有其适用性。

1）普通型土压平衡盾构工作原理是由刀盘切削下的泥土进入土船，再通过螺旋输送机将澄土向后排出，通过澄车运送处隧道。

泥土被切削后受扰动塑流性增加，使泥土船内的土压向前均匀传递，因而通过调节螺旋机机转速或盾构推进速度，使得土舱土压与开挖面静止土压接近，从而保持开挖面土层的稳定，其适用范围主要是松软粘性土地层。

2）加泥型土压平衡盾构与普通土压平衡盾构的区别在于其装备有注入添加材料以促进开挖土砂流动性的机构。

在含砂量、含水量较大的土层中施工，根据土质不同，选用膨润土、高吸水树脂、泡沫、polymer等添加材料，通过盾构机的加泥装置将其注入开挖面和泥土仓，并通过搅拌机构将添加材料与渣土强力搅拌，改良渣土的可塑性、流动性、防渗性，使之符合土压平衡盾构施工要求。

3）加泥衆型土压平衡盾构主要适用于土质松软、易于崩塌、透水性好的积水砂碌层，或被土较浅、泥水易喷出地面和易产生地表变形的极差地层的施工。

4）加水型土压平衡盾构主要适应于砂层、砂烁层透水性较大的土层施工。

（2）泥水盾构工程适宜性

泥水平衡式盾构机工作原理是：

盾构刀盘切削土体后，土体进入泥装室中，同时将泥楽送入泥楽室内，使泥衆在开挖面处形成不透水的泥膜，通过该泥膜保持水压力，以对抗作用于挖面的土压力和水压力，同时泥菜中细微粘粒在极短时间内渗人土层，有利于增强土层自立能力。

开挖的渣土以泥楽形式输送到地面，通过处理设备离析为土粒和泥水，分离后的泥水进行质量调整，再输送到开挖面。

泥水盾构适用土层范围很广，从软弱粘土、砂土到砂碌层都可适用。

对一些特定条件的工程，如大量含水砂碌，无粘聚力、极不稳定土层和覆土浅的工程，尤其是超大直径地表变形要求高的工程都能显示其优越性。

另外对有些场地较宽、有丰富水源和较好排放或泥楽仅需作简单沉淀处理排放的工程，可较大降低施工成本。

而且采用泥水加压盾构施工，不需辅以其它（气压、降水）工艺来稳定挖面土层，其施工质量好、效率高、安全可靠。

但是而它需要一套技术较复杂的泥水分离处理设备，投资较高，占地面积大，尤其是在城市施工困难较大。

2.4刀盘形式

刀盘标称直径6430mm，刀盘厚度450mm，从法兰盘底面到刀盘面板高1410mm，刀盘总重约57t。

整个刀盘为接结构，在刀盘上接了安装各种刀具的刀座。

刀盘和主驱动通过一个很厚的法兰盘连接，刀盘背面和法兰盘通过四根O600mm，壁厚100mm的钢管掉接在一起，以传递足够的扭矩和推力。

刀盘可以双向旋转。

图2.3刀盘形式和刀具布置方式

2.5刀具类型

盾构刀具是根据地层岩石的不同强度和地质特点来进行设计选择的，在刀盘设计时，可以根据不同地层的特点在刀盘上安装不同类型的刀具以适应刀盘的挖lisi。

目前刀盘设计的主要刀具类型包括：

单刃滚刀、双刃滚刀、中心滚刀、齿刀、切刀、刮刀和仿形刀。

刀具形式如下表2-3所示。

表2-3刀具形式

双刃中心刀

用于软、硬岩掘进，在软岩中可以换装齿刀

单刃滚刀

用于软、硬岩掘进，刀刃距刀到盘面165mm，撑子面与刀盘面碴土空间大，利于流动，可换装齿刀。

用于软土、软岩掘进。

其结构形式有利于碴土流动进土仓

软土刀具，图示斜面结构利于软土切削中的导渣作用。

同时可用做岩层掘进中的刮渣

用于局部扩大隧道断面

2.6盾构刀具布置方案

（1）区间左右线均存在由于盾构进、出洞段洞顶埋深相对较浅，存在砂卵石地层，具有地层松散，透水性强的特点，且卵石单轴极限抗压强度为90.9～91.7MPa，漂石单轴极限抗压强度为88.6～95.3MPa。

在富水砂卵石地层，地层对卵石缺少约束力，且由于卵石的抗压强度较高，滚刀只能部分破碎卵石，不能对卵石进行有效破碎，因而全部采用滚刀在砂卵石地层中施工时不适宜的，极易发生部分滚刀被松散的卵石卡主，从而使滚刀片不能产生自转而严重偏磨。

如采用滚刀与其他刀具组合，对滚刀采取保护措施，可发挥滚刀破碎大粒径卵石的作用。

（2）本区间下坡段岩层为强风化岩过渡至中风化岩层，由于多种岩层构成的交互层结构，掌子面呈上软下硬的布局，天然抗压强度为0.6～32.8MPa。

掌子面抗压强度变化范围较大。

盾构机滚压破岩采用单刃滚刀还是双刃滚刀，主要取决于地层情况和隧道断面的大小。

特别是对于软硬复合且变化频繁的地层，要满足开口率和多种道具要求，由于受刀间距的限制，宜选用双刃滚刀。

综上分析，由于区间内存在不同的典型地层，即有富水砂卵石地层，又有软硬不均的交汇地层，其破岩机理略有不同，因此刀具的选择和布置形式应采用单刃、双刃滚刀组合切刀和刮刀等其他类型的刀具，这样更有利于降低刀具磨损，提局掘进效率。

本区间盾构刀盘采用的刀具布置方案见表2-4。

表2-4刀具布置方案

刀盘的开口率

刀盘的开口率为

刀间距的布置

中心刀（双刃中心滚刀）轨迹间距：

88mm；单刃滚刀轨迹间距：

87.5mm；正齿刀与滚刀间距相同。

弧形刮刀在圆周方向按900间隔对称布置。

方齿刀的间距：

240mm

中心刀的类型

根据实际地址情况考虑开口率要求配置4把中心刀，这样的设计完全可以满足根据工程的需要

滚刀数量及轴向转动力矩

4把双刃滚刀，34把单刃滚刀转动力矩20～50Nm

切刀/刮刀数量

16把边刮刀和40把切刀

各种刀具的高度差

滚到刀刃距离刀盘面板的高度为165mm，刮刀、切刀距离刀盘面的高度为120，滚刀高出刮刀和切刀45mm

滚刀轨迹图见图2.4

图2.4滚刀轨迹

刀具可以根据地质的软硬不同按两种不同方式来组合使用，刀盘上布局了23把单刃滚刀，每把刀可以承受25t的推力，在岩层中掘进时刀盘需安装单刃滚刀、中心刀，在软岩中掘进时可以根据需要把单刃滚刀、中心刀更换为对应形式的齿刀。

当刀盘安装滚刀时，刀盘的口率约31%，当滚刀全部换为齿刀时，刀盘的开口率可以达到34%，特别是中心滚刀更换为中心齿刀后在刀盘的中心部位口率增加，这样的设计形式有利于刀盘在软岩中的掘进，特别是有利于防止刀盘中心泥饼的形成。

不同粒径的卵石的处理方式有：

①粒径低于300mm的卵石可通过刀盘开口直接进入土仓并通过螺旋输送机输出；②粒径大于300mm的卵石破碎。

对较小的卵石，滚刀破碎过程是以其通过线为起点，逐渐产生拉伸力，最终实现卵石破碎。

对大直径卵石则从表面出现细小的剥落开始，然后逐渐累积，根据切割连带效果和滚刀的连续运转带来的冲击，以刀尖为起点开始出现裂痕，最后实现破碎。

2.7刀具、刀盘的布局特点对地质的适应