[發明專利]一種模擬盾構機刀具磨損的試驗裝置和方法

有效

• 申請號: 201810113504.2
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108375521B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 李興高;蘇偉林;袁大軍;金大龍;沈翔;吳俊;王將;毛家驊
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種模擬盾構機刀具磨損的試驗裝置，其特征在于，包括：鋼制反力架（1）、土箱（2）、切削刀具裝置（4）、液壓系統（3）、動力及傳力系統（5）、滑軌（6）和傳感量測系統，所述切削刀具裝置（4）中包括刀具（14）；

所述鋼制反力架（1）包括橫梁、立柱和底座，所述橫梁用于固定所述切削刀具裝置（4）、滑軌（6）和動力與傳力系統（5），所述底座用于固定所述土箱（2）和所述液壓系統（3），所述液壓系統（3）中包括液壓千斤頂（9）；

所述土箱（2）內裝有經固結處理的工程土體，所述工程土體的上表面與土箱（2）的開口邊緣平齊，所述刀具（14）安裝在刀座（12）上，所述刀座（12）安裝在液壓千斤頂（9）的柱塞端部；

所述動力及傳力系統（5）包括電動機、變速箱和齒條（10）構成的傳力機構，所述動力及傳力系統（5）通過滑軌（6）與所述切削刀具裝置（4）電路連接，通過所述液壓系統（3）將所述刀具（14）下降到所述工程土體的上表面，所述動力及傳力系統（5）通過電信號編程實現對刀具（14）往復運動的控制，所述刀具（14）對所述工程土體進行往復式切削；

所述傳感量測系統測量所述刀具（14）對所述工程土體的切削過程中產生的位移、溫度和/或壓力數據；

在所述土箱（2）的兩個相對的側面分別設置一個曲面箱壁（7），其中一個曲面箱壁（7）為活動壁，連接有一組液壓系統（3），另一個曲面箱壁（7）通過4根彈簧連接在土箱（2）的主體上；

在所述土箱（2）的另外兩個相對的側面分別設置一個鋼格柵箱壁（8），所述鋼格柵箱壁（8）的底部密封、上部敞開，所述鋼格柵箱壁（8）與土箱（2）采用螺栓連接；

所述傳感量測系統包括位移傳感器（11）、溫度傳感器（13）、壓力盒（16）、數據采集儀（17）和計算機（18），所述位移傳感器（11）安裝在刀座（12）與液壓千斤頂（9）油缸之間；所述溫度傳感器（13）安裝在刀具（14）上部；所述壓力盒（16）分5層布設在靠近固定曲面箱壁（7）的一側，每層3枚；所述壓力盒（16）、位移傳感器（11）、溫度傳感器（13）分別通過數據線與數據采集儀連接；所述數據采集儀（17）通過數據線與計算機（18）連接；

盾構現場取土進行土體剪切試驗、標準貫入度試驗，再取土到實驗室加入不同比例的快粘粉和水，進行土體固結；進行固結后土體的剪切試驗、標準貫入度試驗，得到與現場原狀土粘聚力、內摩擦角、貫入度相同的土體、快粘粉與水的配合比例，根據所述配合比例制作工程土體。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述液壓系統（3）包括兩臺液壓千斤頂（9），油缸固定在鋼制反力架（1）上，柱塞與曲面箱壁（7）的活動壁剛性連接。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述刀具（14）為模擬盾構軟土切刀，所述刀具（14）可更換，所述刀具（14）與所述刀座（12）之間通過單向鉸鏈（15）連接。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述液壓系統（3）中的兩臺電液伺服千斤頂通過布置在土箱底部的壓力盒（16）傳感的壓力數據進行反饋調節，獲得所述土箱（2）內的工程土體的壓力。