[發明專利]一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201710419037.1
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107060792B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 黃曉林;段德峰;曹洋;金一平;王超東;馮珂;成廣;程柯達
• 申請（專利權）人: 中交二公局第四工程有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D11/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置，包括工作臺，其特征在于，所述工作臺上設置有隧道圓管，所述隧道圓管的前側設置有由驅動機構驅動的刀盤，所述刀盤上設置有內圈和外圈兩組刀片，所述刀片與鉆進方向形成夾角，所述外圈的刀片密布排列，所述刀盤的后側設置有用于存儲開挖后的渣土的密閉室，所述密閉室的下部設置有吸渣機構，所述吸渣機構包括前端與密閉室下部相連通的出渣導管，所述出渣導管穿過隧道圓管并設置有吸渣器，出渣導管的后端與設置于工作臺后側的渣土收集器相連接，密閉室的上部設置有與吸渣機構同步完成啟閉的通氣機構，所述通氣機構包括前端與密閉室上部相連通的通氣導管，所述通氣導管穿過隧道圓管且穿過隧道圓管的端部上設置有通氣閥門，所述隧道圓管上套置有內側面與隧道圓管相粘結的橡膠管套，所述橡膠管套設置有模擬注漿機構，所述橡膠管套沿隧道圓管的軸向自前向后由窄至寬分為若干段，相鄰兩段之間緊密相連；所述模擬注漿機構包括與每段橡膠管套相連接的注水軟管，所述注水軟管分別穿過隧道圓管并與液壓泵相連，所述工作臺的前側還設置有用于填入土層材料的模擬箱，所述模擬箱的兩側部分別預留有用于刀盤鉆進的孔洞。

2.根據權利要求1所述的一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置，其特征在于，所述驅動機構包括與刀盤相連接的傳力桿，所述傳力桿穿過隧道圓管且后端與驅動電機相連接。

3.根據權利要求1所述的一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置，其特征在于，所述刀盤外套置有金屬罩殼，所述金屬罩殼與密閉室連接為整體。

4.根據權利要求1所述的一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置，其特征在于，所述模擬箱上孔洞的直徑與刀盤直徑相同。

5.一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗方法，包括如權利要求1所述的一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置，其特征在于，步驟如下：

1）將模型箱組裝完成，填入與所模擬盾構施工現場的實際土層相似的土層材料，并夯實靜置；

2）在工作臺上組裝刀盤、密閉室和隧道圓管，并連接驅動機構；

3）在橡膠管套外表面需涂抹潤滑液，調整刀盤的鉆進位置；

4）模擬開挖時，開啟驅動機構使刀盤向前鉆進，每次鉆進距離為實際盾構管片縱向尺寸按照幾何相似比轉換所得，同時打開吸渣機構，將開挖后的渣土排出，并開啟通氣機構維持密閉室內氣壓穩定；

5）單次鉆進完成后關閉驅動機構、吸渣機構及通氣機構，將隧道圓管跟進對應鉆進長度；

6）模擬注漿時，利用液壓泵沿著注水軟管向橡膠管套中注入液體，通過橡膠管套的膨脹模擬注漿效果；

7）下一步鉆進開挖前，需減小液壓泵壓力，排出橡膠管套中部分液體，以便降低隧道圓管跟進時與周圍土層的摩擦；

8）循環步驟4）至步驟7），直到開挖全部完成。

6.根據權利要求5所述的一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗方法，其特征在于，所述的模型箱中的土層材料基于現場實際土層由材料相似比轉換所得。