1. 南京水利科学研究院材料结构研究所
2. 贵州水投贵阳市水务环境集团有限公司
3. 青海大学土木水利学院
纸质出版:2026
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武靖尚, 叶生华, 明攀, 等. 管岩碎屑泥浆复合界面的摩擦特性试验研究[J]. 水电能源科学, 2026,44(6):144-149.
武靖尚, 叶生华, 明攀, et al. 管岩碎屑泥浆复合界面的摩擦特性试验研究[J]. 2026, 44(6): 144-149.
武靖尚, 叶生华, 明攀, 等. 管岩碎屑泥浆复合界面的摩擦特性试验研究[J]. 水电能源科学, 2026,44(6):144-149. DOI: 10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20260044.
武靖尚, 叶生华, 明攀, et al. 管岩碎屑泥浆复合界面的摩擦特性试验研究[J]. 2026, 44(6): 144-149. DOI: 10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20260044.
为揭示岩石顶管碎屑-泥浆-管壁界面复杂的摩擦演化机理,开展了“管-浆-岩”复合摩擦试验。以白云质灰岩圆柱试块与混凝土底槽模拟接触对,在控制试块表面粗糙度的基础上,设置岩屑粒径2~15 mm、固液比1∶4~3∶1以及不同试块直径等工况,采用恒定滑移速度采集拉力并计算动摩擦系数,进一步引入Stribeck参数对泥浆-碎屑混合体系下的润滑状态及其演化进行判别。试验结果表明,碎屑粒径与掺量共同决定界面由泥浆膜承载向颗粒承载的转变,摩擦系数随固液比呈先降低后升高的非单调变化。相比粗颗粒在低掺量下即破坏流体膜并显著提升摩擦阻力,细颗粒表现出更宽的混合润滑区间,其中细颗粒摩擦系数区间为0.50~0.65
粗颗粒摩擦系数区间为0.6~0.7。在高岩屑含量阶段,摩擦系数随岩屑粒径增大而增大,摩擦系数由0.6~0.7变成0.7~0.8。且在相同试验条件下,试块尺寸增大使摩擦系数从0.48~0.63区间增加至0.57~0.73之间。研究结果量化了岩屑参数对摩擦的影响,为优化顶管减阻设计提供了科学支撑。
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