作者简介：

宋常杰，硕士研究生，E-mail: songchangjie1997@163.com

作者单位：

1.北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124；2.南洋理工大学土木与环境工程学院，新加坡 639798；3.黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003

基金项目：

*水利部重大科技项目（SKR-2022029）

摘要：

硬岩掘进机在高强度岩体中存在掘进速度低、滚刀磨损快等问题，高压水射流可在掌子面切缝以降低岩体完整性，从而提升滚刀破岩性能，探究高压水射流切割岩石机理是研究高压水射流辅助TBM掘进的重要一环。运用高压水射流数控平台分别对砂岩、大理岩和花岗岩进行了高压水射流切割试验，射流压力从150MPa增加到300MPa。通过观察岩石表观损伤、测量切缝的深度与宽度获得岩石宏观破坏特征，发现在高压水射流作用下砂岩表面主要以笔直的切缝为主，大理岩表面产生连续破碎带，花岗岩表面则产生较大破碎坑，但破碎坑数量明显较少。通过破岩碎屑的筛分试验及射流切槽周边荧光裂纹显现分析岩石的损伤特征，发现砂岩切缝的形成主要以射流的侵蚀作用为主，颗粒间的胶结物被冲刷剥落，高压水射流的冲击作用不明显，切缝横截面处未发现微裂纹。2种强度更高的结晶岩同时受到高压水射流的侵蚀作用与冲击作用影响，大理岩主要发生穿晶破坏形成“长颈漏斗”形切槽，花岗岩则在水楔作用影响下发生更多沿晶破坏，最终形成较大破碎坑。