[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

本發明涉及一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置及方法，包括工作臺，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，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。該裝置不僅結構緊湊，而且方便用于模擬開挖和注漿過程，同時方法簡便。

技術領域

本發明涉及一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置及方法，屬于地下巖土工程盾構模型試驗技術領域。

背景技術

隨著國民經濟的飛速發展，交通量日益增大，在加快城市建設和保護周邊環境的要求下，很多城市正在積極合理地開發地下空間建設地鐵。盾構法作為地鐵建設中主要的施工方法已得到了廣泛應用，但盾構開挖過程對周圍土層擾動較為明顯，同時考慮到刀盤直徑大于管片外徑，管片拼裝完畢并脫出盾尾后，將與土體形成一個環向間隙，往往會造成較大的地層沉降，而盾尾注漿能有效降低地表變形和土層移動。

針對盾構施工過程的研究對于了解盾構隧道本身結構特性及其對周邊環境的影響具有重要意義，其中利用試驗手段進行相關研究可獲得較為直觀的結果。限于施工環境影響及測量手段不足，基于現場的盾構隧道開挖過程試驗較難實現，因此可通過模型試驗完成對盾構隧道開挖注漿的工程模擬。

國內外學者針對盾構隧道開挖和注漿的相關問題進行了一系列模型試驗，較好的完成了盾構隧道的開挖模擬及開挖后的注漿模擬。但是已有成果中對于盾構隧道開挖及注漿的同步模擬研究較少，難以同時考慮盾構開挖對周圍土層的擾動及盾尾注漿對地層變形的影響。為此，需要一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置及方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置及方法，不僅結構緊湊，而且方便用于模擬開挖和注漿過程，同時方法簡便。

本發明的技術方案在于：一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置，包括工作臺，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，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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接。

進一步地，所述模擬箱上孔洞的直徑與刀盤直徑相同。

一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗方法一種用于盾構模型試驗的鉆進式試驗裝置，步驟如下：