本发明属于隧道建设和隧道掘进，尤其涉及一种环境友好型刀具减磨外加剂及其制备方法和在硬岩掘进中的应用。
背景技术：
1、在硬岩掘进工程中，刀具磨损问题一直是制约工程效率和成本的关键因素。刀具磨损后不能够实现高效破岩，需要及时更换刀具，导致隧道的工期延长，而开仓换刀也伴随着掌子面失稳、地表沉降难控制等风险。传统的刀具材料需要满足强度、刚度、冲击韧性等一系列指标才能够在正常tbm/盾构掘进过程中发挥出较优性能，同样的，因为需要满足韧性指标，其表面硬度不能够过高，导致切割岩石不可避免的产生磨损。
2、目前常采用的方法是改进刀具设计、优化掘进参数、使用更耐磨的材质等，但为保证掘进效率以及掘进效果，tbm/盾构施工过程中不能随便调整刀具形式，同样的掘进参数也需要根据地层参数进行选择，因此目前的方法受到一定限制。
3、随着全球对环境保护意识的提升，开发一种环境友好型刀具减磨外加剂显得尤为重要。此外，隧道施工过程中很可能遭遇地下水，而所产生的渣土也需要再利用，这要求需要化学外加剂的生物降解性强，确保长期使用不会对土壤和地下水造成污染。因此，开发一种既能够有效减少刀具磨损，又能够满足环保要求的刀具减磨外加剂，已成为硬岩掘进技术领域亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种环境友好型刀具减磨外加剂及其制备方法和在硬岩掘进中的应用。本发明提供的刀具减磨外加剂成分绿色无害，能够显著降低单位掘进距离下的磨损值，进而降低tbm/盾构的换刀频率，提高掘进效率；同时采用环保型材料，在满足工程需求的同时，可以防止污染地下水，并降低盾构渣土再处理的难度。
2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
3、本发明提供了一种环境友好型刀具减磨外加剂，按重量百分比计，包括以下组分：非离子表面活性剂3-8％、润滑剂5-10％、稳泡剂0.3-1％、溶解剂0.2-1.2％、碱性调节剂0.01-0.05％和余量的水。
4、优选的，所述非离子表面活性剂包括烷基糖苷；所述烷基糖苷的平均聚合度为1.3-1.5。
5、优选的，所述润滑剂为十二烷基甘氨酸和聚氧化乙烯的混合物；所述十二烷基甘氨酸和聚氧化乙烯的质量比为1:(1-2)。
6、优选的，所述聚氧化乙烯的分子量为200-500万。
7、优选的，所述稳泡剂为甲基纤维素和改性硅树脂聚醚乳液的混合物；所述甲基纤维素和改性硅树脂聚醚乳液的质量比为1:(1-2)。
8、优选的，所述溶解剂包括辛癸基葡糖苷。
9、优选的，所述碱性调节剂包括碳酸氢钠。
10、本发明提供了上述技术方案所述环境友好型刀具减磨外加剂的制备方法，包括如下步骤：将非离子表面活性剂和稳泡剂溶解于水中，在搅拌条件下加入润滑剂、溶解剂和碱性调节剂，得到所述环境友好型刀具减磨外加剂。
11、优选的，所述搅拌的速率为100-150r·min-1。
12、本发明还提供了上述技术方案所述的环境友好型刀具减磨外加剂在硬岩掘进中的应用。
13、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
14、(1)本发明以非离子表面活性剂、润滑剂、稳泡剂、溶解剂、碱性调节剂和水为原料，表面活性剂用于产生泡沫，产生的泡沫可以在盾构施工过程中黏附于刀盘与刀具表面，起到润滑作用，润滑剂用于进一步提高润滑性，稳泡剂能够提高泡沫半衰期的时间，溶解剂能够提高其他组分在水中的溶解性，碱性调节剂可将刀具减磨外加剂调整为碱性环境，从而使润滑剂更高效的发挥润滑作用，非离子表面活性剂可以充分的发泡，并在稳泡剂的作用下更好的维持泡沫稳定性，最终得到的刀具减磨外加剂能够有效减少刀具磨损，又满足了环保要求。
15、(2)本发明的刀具减磨外加剂采用生物降解性强的原料，能够在自然环境中降解，无污染地下水的风险。
16、(3)本发明的刀具减磨外加剂可以在不改变刀具结构形式下实现刀具减磨，延长刀具使用寿命。
17、(4)本发明的刀具减磨外加剂会产生泡沫，在硬岩地层中可以阻断岩粉传播，提高掘进机的施工环境。
1.一种环境友好型刀具减磨外加剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下组分：非离子表面活性剂3-8％、润滑剂5-10％、稳泡剂0.3-1％、溶解剂0.2-1.2％、碱性调节剂0.01-0.05％和余量的水。
2.根据权利要求1所述的环境友好型刀具减磨外加剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括烷基糖苷；所述烷基糖苷的平均聚合度为1.3-1.5。
3.根据权利要求1所述的环境友好型刀具减磨外加剂，其特征在于，所述润滑剂为十二烷基甘氨酸和聚氧化乙烯的混合物；所述十二烷基甘氨酸和聚氧化乙烯的质量比为1:(1-2)。
4.根据权利要求3所述的环境友好型刀具减磨外加剂，其特征在于，所述聚氧化乙烯的分子量为200-500万。
5.根据权利要求1所述的环境友好型刀具减磨外加剂，其特征在于，所述稳泡剂为甲基纤维素和改性硅树脂聚醚乳液的混合物；所述甲基纤维素和改性硅树脂聚醚乳液的质量比为1:(1-2)。
6.根据权利要求1所述的环境友好型刀具减磨外加剂，其特征在于，所述溶解剂包括辛癸基葡糖苷。
7.根据权利要求1所述的环境友好型刀具减磨外加剂，其特征在于，所述碱性调节剂包括碳酸氢钠。
8.权利要求1-7任一项所述环境友好型刀具减磨外加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将非离子表面活性剂和稳泡剂溶解于水中，在搅拌条件下加入润滑剂、溶解剂和碱性调节剂，得到所述环境友好型刀具减磨外加剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为100-150r·min-1。
10.权利要求1-7任一项所述的环境友好型刀具减磨外加剂在硬岩掘进中的应用。
