大线速度下超高压水射流破岩试验研究

高压水射流的破岩效果对高压水射流辅助掘进机破岩技术至关重要。为提升隧道掘进机工况下高压水射流辅助破岩的效率，开展大线速度下超高压水射流破岩试验，分析喷嘴移动线速度、射流压力和喷嘴直径对破岩效果的影响规律，并探究加磨料和射流形式对破岩效果的影响。试验结果表明，随喷嘴移动线速度增加，高压水射流的切割深度和切割宽度均近似线性减小；随射流压力增加，切割深度近似线性增大，压力从200 MPa提高到280 MPa，切割深度增加了72%～82%；喷嘴直径从0.35 mm增大到0.60 mm，切割深度增加了60%～85%。大线速度下加磨料后射流变发散，加磨料的切割深度小于纯水的切割深度，加磨料的切割宽度大于纯水的切割宽度。砂管束流射流模式的能量利用率更高，砂管束流的切割深度比长线射流的切割深度大35%～42%，砂管束流的切割宽度比长线射流的切割宽度大78%～85%。基于Crow切割岩石理论，通过试验数据回归分析，得到大线速度下超高压水射流切割深度半理论半经验预测模型，可为高压水射流辅助掘进机破岩技术中射流切割参数优化提供参考依据。研究成果对提升隧道掘进机工况下超高压水射流辅助破岩的效率是很有意义的。