[發明專利]一種泥水盾構機沖刷實驗系統及其應用的模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201810102516.5
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108181087B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 夏毅敏;王洋;吳遁;楊明金;馬博松;陳鵬;孫茂舟;肖雪萌;傅杰;姚菁
• 申請（專利權）人: 中南大學;中鐵十四局集團有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鄒劍峰

本發明公開了一種泥水盾構機沖刷實驗系統及其應用的模擬實驗裝置，包括水箱、第一進水管、第二進水管、回水管以及承壓箱；第一進水管和第二進水管一端分別通過水泵與水箱連接，第一進水管另一端連接至承壓箱，第一進水管上設有截止閥；第二進水管另一端與流量分配器連接，流量分配器的出水端通過若干分流管路連接至承壓箱內布置的若干噴頭；回水管與承壓箱連接，回水管上設有自動背壓閥。本發明能模擬盾構掘進過程中刀盤面板區域噴頭沖刷情況，提供不同沖刷速度和水土壓下刀盤沖刷能力模擬、不同盾構刀盤噴頭數量以及不同結構噴頭壓力下刀盤噴頭沖刷等方面研究的模擬實驗臺，從而為工程實踐過程中刀盤面板沖刷系統設計提供更好的實施方案。

技術領域

本發明屬于盾構設備的實驗裝置，具體涉及一種泥水盾構機沖刷實驗系統及其應用的模擬實驗裝置。

背景技術

近些年來，國內地下工程建設進入了快速發展階段，其中泥水盾構掘進機已經廣泛地應用于穿越江河湖泊、海洋隧道施工中，但泥水盾構機在復雜地層掘進過程中仍會遇到多種重大難題，其中亟待解決的問題之一便是盾構機刀盤泥餅膠結問題。當刀盤面板出現泥餅膠結現象時，盾構機容易出現刀具卡死、刀盤異常磨損、開挖倉區域碴土堆積等一系列問題，影響了盾構刀具切削能力，嚴重降低了盾構機掘進效率。針對泥餅膠結問題目前主要采取的解決措施是對刀盤掌子面上噴頭數量、流量以及噴射方向進行地質適應性設計，但這種設計工作一般在工程開始之初便展開，由于缺乏科學性指導，單憑工程經驗在設計過程中往往存在盲目性，故不能準確有效地解決泥餅膠結問題，且刀盤面板沖刷系統布置方案定型后在施工過程中往往無法進行修正，因此急需提供一種科學的設計方法指導工程實踐。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對現有泥水盾構機的沖刷系統不能夠準確解決泥餅膠結問題的技術難題，提供一種泥水盾構機沖刷實驗系統及其應用的模擬實驗裝置，通過專門的實驗設備模擬泥水盾構機的刀盤沖刷實驗，對刀盤面板沖刷性能展開相應的科學研究。

本發明采用如下技術方案實現：

一種泥水盾構機沖刷實驗系統，包括：

提供水源的水箱1；

形成泥水盾構機開挖倉壓力環境的第一進水管11；

形成沖刷流場的第二進水管12；

以及回水管；

所述第一進水管11和第二進水管12一端分別通過水泵15與水箱1連接，所述第一進水管11另一端連接至泥水盾構機開挖倉壓力環境，第一進水管11 上設有截止閥111；所述第二進水管12另一端與流量分配器121連接，所述流量分配器121的出水端通過若干分流管路122連接至泥水盾構機開挖倉壓力環境內布置的若干噴頭125；

所述回水管與泥水盾構機開挖倉壓力環境連接，回水管上設有自動背壓閥 131。

進一步的，所述分流管路122上均設有流量控制閥123和流量計124。

進一步的，所述第一進水管11和第二進水管12通過叉管的形式并聯連接在水泵15的出水端。

進一步的，所述回水管包括第一回水管13和第二回水管14，所述第一回水管13和第二回水管14分別回流連接至水箱1；

所述自動背壓閥131設置在第一回水管13上；

所述第二回水管14上設置有泄壓閥141，并且泄壓閥141的開啟壓力大于自動背壓閥131的最大調節開啟壓力。

進一步的，所述流量分配器121具有一個小端和大端的內腔通道，其中小端與第一進水管11連接，大端上均勻設置若干與分流管路122對接的接口；

所述流量分配器121的小端和大端之間通過圓弧過渡變徑結構連接。