CN111624088A - Tbm滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统与方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统与方法，本公开能够实现多把盘型滚刀的安装，可调整滚刀位置，侧面及后侧液压油缸对岩石试件三向加压，可真实模拟掌子面岩石三向应力状态。试验装置采用卧式设计，刀盘水平破岩，滚刀角度可调，刀盘不仅可以旋转切割岩石，还可以垂直上下直线切割岩石，可模拟现场TBM滚刀不同半径破岩过程，更加贴近于真实工况下滚刀切削破岩的情况，可配合高压水射流耦合作用，使破岩效果更佳。

Description

TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统与方法

技术领域

本公开属于岩土及地下工程中的隧道工程技术领域，具体涉及一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统与方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前中国高铁和城市地铁正以震惊世界的速度修建，对隧道与地下工程施工的需求日益增大，相应的技术要求也越来越高。在隧道和地下工程施工中，与传统的钻探和爆破方法相比，全断面岩石掘进机(TBM)掘进速度约为常规钻爆法的4～10倍，具有快速、优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护，可在超长隧道中连续作业的优点，特别是高效快速地完工，提前创造价值，对我国的现代化建设有很重要意义。由于其可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中应用正在迅猛增长。

全断面岩石掘进机(TBM)是技术密集程度较高的机、电、液一体的大型地下施工设备，主要用于岩石地质结构的铁路、公路、水利水电引水导洞、地铁及地下工程隧道掘进建筑施工，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内岩石及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械。TBM的破岩原理为：主机前部是装有若干滚刀的刀盘，由刀盘驱动系统驱动刀盘旋转，并由推进系统给刀盘提供推进力，在推进力的作用下滚刀切入岩石掌子面。不同部位的滚刀在掌子面上留下不同半径的同心圆切槽轨迹，在滚刀的挤压下，相邻切槽的岩石在剪切力作用下从岩体上剥落下来形成石渣，石渣则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲渣斗自动拾起，经刀盘内的溜渣槽输送到装在主机上的胶带机上，再运到后配套系统处经隧道出渣运输系统运出洞外。

由于隧道工程的复杂性以及现有理论的局限性，实验模拟盘形滚刀破岩既能验证理论研究的正确性，又能为TBM设计、施工和掘进参数优化提供依据，已经在国内外得到广泛的应用。目前，美国、德国、韩国、土耳其、伊朗、中国等国家都先后开展了TBM盘形滚刀破岩试验的研究工作。试验的开展依托于试验装置的研制，相应的，各具特色的试验设备成为了试验研究的基础。

申请号为200810143552.2的中国发明专利，公开了《一种可调式多滚刀切削破岩试验装置》(李夕兵，赵伏军，夏毅敏，周子龙，谭青，周喜温)，该装置能够实现多把盘型滚刀的安装，模拟盘型滚刀切削破岩的状况，但是该试验装置滚刀垂直切削破岩，与实际工程中水平破岩不符，而且没有考虑到岩石围压效应，且破岩产生的岩渣不能及时运出，影响连续切削的进行。

申请号为201110246883.0的中国发明专利，公开了《TBM破岩试验装置》(洪开荣，王海霞，常家东，赵海军，陈馈，李凤远，张兵)，该装置采用卧式设计，更加贴近于真实工况下滚刀切削岩石的情况，但是依然无法模拟原岩围压效应，虽然设有出渣口，但是在破岩过程排渣效果不佳，影响破岩效果和实验过程的观测。

申请号为201910130181.2的中国发明专利，公开了《搭载于TBM上的射流辅助滚刀破岩装置及应用》(刘征宇，胡蒙蒙，张超，张波，刘斌，曹文正，李彪)，该装置在滚刀件旁设有射流喷嘴，可喷射高压水射流，与滚刀件耦合破岩，但是滚刀与水射流喷嘴位置固定，无法改变滚刀及喷嘴位置实现不同条件试验。

天津大学杨帆硕士论文《TBM盘形滚刀破岩试验装置的研制》提供了一种TBM盘形滚刀破岩试验装置，该装置采用卧式结构，采用和真实TBM上同样的滚刀、刀箱及安装形式，比较贴近真实滚刀破岩情况，但刀盘无法改变滚刀数量及位置，且无法模拟掌子面岩石三向应力状态。此外，中南大学高性能复杂制造国家重点实验室研制的用于盾构刀具回转切削的实验装置，可以模拟多把滚刀回旋切削岩体，北京工业大学研制的大型机械破岩试验平台，采用立式结构，通过调节刀具上下高度、试样箱左右位置和围压大小，可模拟不同贯入度、刀间距以及地应力等工况，中铁隧道集团研制的滚刀岩机作用综合试验台，采用立式结构，设计了可调节滚刀间距的滚刀安装结构，如上的滚刀破岩装置普遍存在无法真实模拟实际工程破岩情况、不具备垂直直线切割、装置功能不够完善不能满足更多实验要求的缺陷。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统与方法，本公开能够实现多把盘型滚刀的安装，可调整滚刀位置，侧面及后侧液压油缸对岩石试件三向加压，可真实模拟掌子面岩石三向应力状态。试验装置采用卧式设计，刀盘水平破岩，滚刀角度可调，刀盘不仅可以旋转切割岩石，还可以垂直上下直线切割岩石，可模拟现场TBM滚刀不同半径破岩过程，更加贴近于真实工况下滚刀切削破岩的情况，可配合高压水射流耦合作用，使破岩效果更佳。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，包括立体反力框架、旋转破岩刀盘、水平推进装置、垂直推进装置、控制系统和测试系统，其中：

所述立体反力框架上设置有可移动横梁，所述可移动横梁的端部上设置旋转破岩刀盘，所述垂直推进装置被配置为推动所述可移动横梁垂直方向上的运动，所述水平推进装置被配置为推动旋转破岩刀盘进行水平方向的运动；

所述控制系统被配置为控制所述旋转破岩刀盘、水平推进装置和/或垂直推进装置的动作；

所述旋转破岩刀盘、垂直推进装置和水平推进装置上安装有位移和压力传感器，所述测试系统与各传感器连接，获取相应的试验数据；

所述旋转破岩刀盘包括刀盘和旋转驱动机构，所述刀盘不同半径位置上设有若干安装部，以安装滚刀刀座，所述滚刀刀座旁边设置水射流喷嘴，通过改变滚刀刀座的位置、调整旋转破岩刀盘的状态，实现模拟现场TBM滚刀或水射流耦合不同半径破岩过程。

作为可选择的实施方式，所述立体反力框架为由上部的顶梁、中间的立柱、下部的底梁构成的前后门式框架和之间连接横梁形成的立体框架结构；其中前门式框架上设有双向液压油缸和相应的推板，前门式框架前部设有反力横梁，其上安装水平油缸，前门式框架的底梁上设有承载移动托盘，通过下部的滑块和导轨实现将放置于承载移动托盘上的岩石试件安装在前门式框架内；

后门式框架的两个立柱之间设置有可移动横梁。

作为可选择的实施方式，所述可移动横梁上设置所述水平推进装置。

作为可选择的实施方式，所述刀盘不同半径位置上设有多个滚刀嵌口，以根据实际需要改变滚刀数量和位置。

作为可选择的实施方式，所述射流喷嘴设置在滚刀刀座旁边，与刀盘之间为可拆卸连接。

作为可选择的实施方式，所述刀盘上设置有两个交叉的导轨，滚刀刀座滑动安装在导轨上，射流喷嘴通过喷嘴支架安装在滚刀刀座侧面上设置的射流导轨上，滚刀与喷嘴均通过各自导轨自由滑动，实现滚刀数量及位置可调，射流喷嘴位置可调。

作为可选择的实施方式，所述喷嘴支架包括至少两个可转动连接的支柱，以使射流喷嘴的角度可调。

作为可选择的实施方式，所述垂直推进装置、水平推进装置上分别设置有压力传感器和位移传感器，以分别采集实验过程中刀盘的推力和位移。

作为可选择的实施方式，所述旋转破岩刀盘上设置有多个压力传感器和位移传感器，以分别采集实验过程中刀盘上滚刀受力、刀盘扭矩、水射流压力和位移。

作为可选择的实施方式，所述立体反力框架上或者旁边设置有图像采集模块。以采集试验过程图像。

基于上述系统的工作方法，将射流喷嘴通过输水管与高压水射流系统连接，根据试验需要安装或者拆卸射流喷嘴；

将滚刀刀具安装在可移动横梁上，岩石试件安置在立体反力框架的指定位置，调整旋转破岩刀盘位置，使滚刀刀具在水平方向对准岩石试件；

进行应力加载，真实模拟掌子面岩石三向应力状态，旋转动力驱动刀盘旋转，水平推进装置使滚刀刀盘向岩石试件运动，在滚刀接触岩石试件时射流喷嘴喷射高压水射流共同耦合破岩；

破岩试验过程实时采集试验数据信息，直至试验结束。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开的整个试验系统采用卧式设计，刀盘滚刀水平破岩，与实际工程TBM破岩情况一致。同时与现有设备竖向切割不同，采用横向切割时岩石碎屑自动掉落在承载移动托盘上及时运出，更加便于观察和拍摄记录。

本公开的立体反力框架采用前后门式框架和之间连接横梁通过高强螺栓连接形成的立体框架形式，整体结构紧凑简洁，稳定性好，承载力强。同时实现了对岩石试件的真三轴加载，真实模拟掌子面围岩的三轴受力状态。

本公开的旋转破岩刀盘与垂直推进装置、水平推进装置配合，既可实现刀盘旋转压入破岩，又可实现刀盘不旋转直线压入破岩，模拟不同曲率运动滚刀的破岩效果。

本公开提供了嵌入式和导轨式两种刀盘，嵌入式刀盘设有不同直径的滚刀嵌口，导轨式刀盘设有可在导轨上自由滑动的固定支座，均可根据试验要求实现不同数量滚刀的安装以及位置的调整。

本公开的试验系统配备承载移动托盘，方便岩石试件吊装放置其上移入移出，使试验过程更加简便安全。

本公开的滚刀侧面可拆卸连接水射流喷嘴，喷嘴位置及角度可调，实现滚刀与高压水射流耦合破岩，增强破岩效果，可模拟研究滚刀和水射流耦合破岩效果，试验结果能为实际工程提供借鉴与参考。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开的立体结构示意图。

图2为试验装置立体反力框架结构图。

图3为旋转破岩刀盘图。

图4为嵌入式刀盘图。

图5为导轨式刀盘图。

图6为滚刀与射流喷嘴组合图。

图中：1：立体反力框架，2：旋转破岩刀盘，3：水平推进装置，1-4：垂直推进装置，5：液压控制系统，6：测试系统，1-1：前门式框架，1-2反力横梁，1-3：后门式框架，1-4：可移动横梁，1-5：连接横梁，1-6：承载移动托盘，2-1：刀盘，2-2：旋转动力马达，2-3：滚刀嵌口，2-4：滚刀，2-5：滚刀导轨，2-6：固定支座，2-7：可移动喷嘴支架，2-8：高压射流喷嘴。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例一

如图1所示，一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，以立体反力框架1为主体结构，如图2所示，其中立体反力框架1结构具体包括：前门式框架1-1、反力横梁1-2、后门式框架1-3、可移动横梁1-4、连接横梁1-5、承载移动托盘1-6，前门式框架1-1与后门式框架1-3通过连接横梁1-5连接成整体，其中前门式框架1-1上设有双向液压油缸和相应的推板，前门式框架1-1前部设有反力横梁1-2，其上安装水平油缸，前门式框架1-1的底梁上设有承载移动托盘1-6，岩石试件通过承载移动托盘1-6安装在前门式框架1-1内，并被施加真三轴应力，模拟现场隧道掌子面三向应力状态，后门式框架1-3的两个立柱之间设置有垂直推进装置4和可移动横梁1-4，可移动横梁1-4上安装旋转破岩刀盘2和水平推进装置3，各装置在试验时与相应液压控制系统5及测试系统6连接。

具体的，如图3、图4所示，本实施例中的刀盘采用嵌入式旋转破岩刀盘2，具体包括刀盘2-1、旋转动力马达2-2、滚刀嵌口2-3、滚刀2-4，刀盘2-1上不同半径处，设置有多个滚刀嵌口2-3，用于安装滚刀2-4，以模拟真实刀盘中不同位置的滚刀，如中心滚刀、边滚刀等。旋转动力马达2-2驱动刀盘2-1旋转。

滚刀嵌口2-3可以在刀盘2-1不同半径处，圆周分布。也可以交错分布。

在本实施例中，前门式框架安装液压油缸进行应力加载，由液压控制系统提供液压动力源及变频调节流量，通过伺服阀调节压力，可对岩石试件提供20MPa以上高应力加载，真实模拟掌子面岩石三向应力状态。

水平推进装置和垂直推进装置，由液压控制系统控制，垂直推进装置可带动可移动横梁沿立柱延伸方向上下移动，水平推进装置可带动旋转破岩刀盘前进或后退，模拟TBM刀盘的掘进推力。

可移动横梁，安装在后门式框立柱的导轨上，可在竖直方向移动，与垂直推进装置配合实现旋转破岩刀盘的竖直移动。

承载移动托盘，既能够将岩石试件移入移出试验空间，又能够及时收集破岩产生的岩渣，使试验更加方便，观测效果更佳。

旋转破岩刀盘，后侧安装有旋转动力马达，可实现旋转切割破岩。

旋转破岩刀盘，刀盘旋转速度60r/min，直线运动速度2m/s，开挖进尺0-200mm，精度0.01mm。

旋转破岩刀盘，不同半径位置上设有多个滚刀嵌口，滚刀交错布置，可根据实际需要改变滚刀数量和位置。

旋转破岩刀盘，在刀盘上可以搭载高压水射流喷嘴，与高压水射流系统通过输水硬管连接，输水硬管布置在刀盘后侧，避免工作时与刀盘的互相影响。射流喷嘴嵌接在刀盘滚刀旁，与刀盘之间为可拆卸连接。

水平旋转切割，岩石碎屑自动掉落，更有利于录像观察。

试验时刀盘动，岩石试件不动，更加真实模拟现场。

增加了高压水射流装置，通过调整水射流角度等相关参数研究TBM滚刀与高压水射流耦合高效破岩机理。

在油缸活塞安装高精度位移传感器和压力传感器，在滚刀下安装压力传感器。

具体试验过程是：

将水平推进装置和垂直推进装置及各油缸与液压控制系统连接，在油缸活塞上安装高精度位移传感器和压力传感器。

将滚刀2-4按试验所需的数量及位置通过固定铁块安装在刀盘滚刀嵌口上，刀盘上留有通孔，高压射流喷嘴通过输水管穿过通孔与高压水射流系统连接，装嵌在滚刀刀盘2-1上，可根据试验需要安装或者拆卸射流喷嘴。

将旋转破岩刀盘2安装在可移动横梁1-5上，岩石试件通过承载移动托盘1-6运送安置在指定位置，液压油缸通过推力板与岩石试件连接，通过控制垂直推进装置4对可移动横梁1-5位置的调整，使旋转破岩刀具2在水平方向对准岩石试件。

试验开始时，岩石试件侧向液压油缸后侧液压油缸向试件进行应力加载，真实模拟掌子面岩石三向应力状态，旋转破岩刀具2通过后部旋转驱动马达2-2驱动，刀盘2-1实现旋转，可控制水平推进装置3使刀盘2-1高速旋转向岩石试件接近，实现水平方向旋转切割破岩，也可控制垂直推进装置4使刀盘2-1垂直上下直线切割破岩，在滚刀2-4接触岩石试件时高压射流喷嘴可喷射高压水射流与滚刀2-4耦合破岩，破岩产生的岩渣通过下侧承载移动托盘1-6及时排出，破岩结束后，旋转破岩刀具2通过水平推进装置控制回到初始位置，所有油缸卸压，将岩石试件通过承载移动托盘1-6移出。

由于试验装置是卧式放置于地面，破岩时岩渣自动掉落，试验人员可更加清楚地观察试验过程。

实施例二

与上述实施例不同之处在于，如图5、图6所示，本实施例的旋转破岩刀盘为导轨式旋转破岩刀盘2，具体包括刀盘2-1、旋转动力马达2-2、滚刀2-4、滚刀导轨2-5、固定支座2-6、可移动喷嘴支架2-7和高压射流喷嘴2-8。

刀盘2-1上可安装若干滚刀导轨2-5(图5中为交叉的两条导轨，最终呈十字，但在其他实施例中，可以改变导轨的数量和组合方式以及形成的形状)，滚刀2-4通过可自由滑动的固定支座2-6安装在导轨上，高压射流喷嘴2-8通过喷嘴支架2-7安装在滚刀侧面。

喷嘴支架2-7可以是如图6所示的固定式，也可以是可升降支架或者由若干支杆组成的、可转动的可调节支架。使得高压射流喷嘴2-8的高度/角度可调。

固定支座2-6与导轨之间为可拆卸连接，固定支座2-6可以卡合在导轨上。

滚刀侧面也设置有小的导轨，以使喷嘴支架2-7能够自由滑动。

在试验时，将各油缸与液压控制系统连接，在油缸活塞上安装高精度位移传感器和压力传感器，对油路上的压力和油缸活塞加载位移实时检测及控制；

将射流喷嘴通过输水管与高压水射流系统连接，装嵌在滚刀刀盘上，根据试验需要安装或者拆卸射流喷嘴；

将旋转破岩刀盘安装在横梁上，岩石试件通过承载移动托盘运送安置在指定位置，各液压油缸通过对应的推板与岩石试件连接，通过垂直推进装置进行可移动横梁位置的调整，使旋转破岩刀盘在水平方向对准岩石试件；

进行应力加载，真实模拟掌子面岩石三向应力状态，旋转刀盘，通过水平推进装置使旋转破岩刀盘向岩石试件接近，在滚刀接触岩石试件时射流喷嘴喷射高压水射流共同破岩，破岩结束后，控制旋转破岩刀盘回到初始位置，所有油缸卸压，将岩石试件通过导轨移出。

上述设计能够灵活调整滚刀的位置、数量，喷嘴的数量、位置、高度、角度，进而改变滚刀的作用位置、水射流的作用位置、靶距等参数，进行不同的工况的模拟。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：包括立体反力框架、旋转破岩刀盘、水平推进装置、垂直推进装置、控制系统和测试系统，其中：

所述立体反力框架上设置有可移动横梁，所述可移动横梁的端部上设置旋转破岩刀盘，所述垂直推进装置被配置为推动所述可移动横梁垂直方向上的运动，所述水平推进装置被配置为推动旋转破岩刀盘进行水平方向的运动；

所述控制系统被配置为控制所述旋转破岩刀盘、水平推进装置和/或垂直推进装置的动作；

所述旋转破岩刀盘、垂直推进装置和水平推进装置上安装有位移和压力传感器，所述测试系统与各传感器连接，获取相应的试验数据；

所述旋转破岩刀盘包括刀盘和旋转驱动机构，所述刀盘不同半径位置上设有若干安装部，以安装滚刀刀座，所述滚刀刀座旁边设置水射流喷嘴，通过改变滚刀刀座的位置、调整旋转破岩刀盘的状态，实现模拟现场TBM滚刀或水射流耦合不同半径破岩过程。

2.如权利要求1所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述立体反力框架为由上部的顶梁、中间的立柱、下部的底梁构成的前后门式框架和之间连接横梁形成的立体框架结构；其中前门式框架上设有双向液压油缸和相应的推板，前门式框架前部设有反力横梁，其上安装水平油缸，前门式框架的底梁上设有承载移动托盘，通过下部的滑块和导轨实现将放置于承载移动托盘上的岩石试件安装在前门式框架内；

后门式框架的两个立柱之间设置有可移动横梁。

3.如权利要求1所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述可移动横梁上设置所述水平推进装置。

4.如权利要求1所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述刀盘不同半径位置上设有多个滚刀嵌口，以根据实际需要改变滚刀数量和位置。

5.如权利要求4所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述射流喷嘴设置在滚刀刀座旁边，与刀盘之间为可拆卸连接。

6.如权利要求1所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述刀盘上设置有两个交叉的导轨，滚刀刀座滑动安装在导轨上，射流喷嘴通过喷嘴支架安装在滚刀刀座侧面上设置的射流导轨上，滚刀与喷嘴均通过各自导轨自由滑动，实现滚刀数量及位置可调，射流喷嘴位置可调。

7.如权利要求6所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述喷嘴支架包括至少两个可转动连接的支杆，以使射流喷嘴的角度可调。

8.如权利要求1所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述垂直推进装置、水平推进装置上分别设置有压力传感器和位移传感器，以分别采集实验过程中刀盘的推力和位移；

或，所述旋转破岩刀盘上设置有多个压力传感器和位移传感器，以分别采集实验过程中刀盘上滚刀受力、刀盘扭矩、水射流压力和位移。

9.如权利要求1所述的一种TBM滚刀与高压水射流耦合破岩模拟试验系统，其特征是：所述立体反力框架上或者旁边设置有图像采集模块。

10.基于权利要求1-9中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：将射流喷嘴通过输水管与高压水射流系统连接，根据试验需要安装或者拆卸射流喷嘴；

将滚刀刀具安装在可移动横梁上，岩石试件安置在立体反力框架的指定位置，调整旋转破岩刀盘位置，使滚刀刀具在水平方向对准岩石试件；

进行应力加载，真实模拟掌子面岩石三向应力状态，旋转动力驱动刀盘旋转，水平推进装置使滚刀刀盘向岩石试件运动，在滚刀接触岩石试件时射流喷嘴喷射高压水射流共同耦合破岩；

破岩试验过程实时采集试验数据信息，直至试验结束。

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