双滚刀贯入土-岩复合地层滚刀受力与破坏模式研究
罗 鑫1，曾志标1，支亮亮1，李子钧1，尹 垚1，唐聪明1，黄 森1，余 宽1，王 铁2，3*，熊 峰4
(1. 中铁七局集团武汉工程有限公司，湖北 武汉 430074;2.湖北文理学院 土木工程与建筑学院，湖北 襄阳 441053;3. 车路协同与交通控制湖北省重点实验室(湖北文理学院)，湖北 襄阳 441053; 4.中国地质大学(武汉) 工程学院，湖北 武汉 430074)
摘 要： 在隧道盾构施工过程中，刀盘滚刀在复杂地层中的破岩效果直接影响工程进度与成本。因此，以武汉地铁12号线港口村站—丁家咀站区间盾构穿越粉质黏土-砂岩复合地层为工程背景，采用有限-离散元方法(FDEM)研究了双滚刀贯入土-岩复合试样时的滚刀受力特征与岩土破坏模式。首先对FDEM模型中的输入参数进行了标定;随后分析了不同界面倾角a下复合试样在双滚刀贯入过程中的滚刀受力、裂纹数量演化规律和声发射特征;最后讨论了界面强度折减系数l对滚刀受力与破坏模式的影响。研究结果表明：滚刀受力-贯入度曲线可分为2个阶段，裂纹主要在砂岩层中扩展。随着a的增大，拉裂纹越趋于向复合试样上下两端扩展。当a<30 °时，剪切裂纹数量多于拉裂纹数量;当a≥30 °时则相反。当λ≤0.3时，界面处发生大量剪切滑移破坏;当λ>0.3时，剪切裂纹数量少于拉裂纹数量。该研究成果可为软硬不均地层中的破岩机理研究提供新的理论支撑。
关键词： 盾构机; 土-岩复合地层; 滚刀受力; 破碎模式; 有限-离散元方法(FDEM)
基金项目： 湖北省青年科技人才培养专项 (2025DJA038)
引文格式： 罗鑫，曾志标，支亮亮，等. 双滚刀贯入土-岩复合地层滚刀受力与破坏模式研究[J]. 市政技术，2026，44(7)：204-212. (Luo Xin，Zeng Zhibiao，Zhi Liangliang，et al. Study on cutter force and failure mode of soil-rock composite strata during double disc cutters penetration[J]. Journal of Municipal Technology，2026，44(7)：204-212.)