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擴(kuò)孔器是定向穿越擴(kuò)孔鉆進(jìn)階段進(jìn)行巖土切削的主要工具,合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是提高擴(kuò)孔時(shí)效、降低工程復(fù)雜問題出現(xiàn)幾率的主要手段,且由于擴(kuò)孔階段是決定定向穿越工程工期的最主要階段,因此,對(duì)擴(kuò)孔器切削齒的切削效率進(jìn)行深入研究是非常必要的。從單齒正交切削巖土的機(jī)制入手,綜合考慮巖土與切削齒面之間的接觸摩擦及巖土剪切區(qū)的剪切作用,分析了單齒正交切削巖土的力學(xué)特征,基于能夠考慮中間主應(yīng)力對(duì)巖土破壞影響的Drucker-Prager強(qiáng)度準(zhǔn)則,推導(dǎo)了單齒正交切削巖土的主切削力與主切削力矩計(jì)算公式;在利用有限元計(jì)算程序?qū)λ茖?dǎo)公式進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,優(yōu)選了剪切角計(jì)算模型,獲得了不同巖土材料時(shí)的主切削力解析解,并分析了不同齒前角對(duì)主切削力的影響規(guī)律,從而獲得單齒正交切削巖土的最優(yōu)齒前角,為進(jìn)一步研究擴(kuò)孔器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并針對(duì)不同巖土介質(zhì)設(shè)計(jì)出適應(yīng)性更強(qiáng)的擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。