[發明專利]一種精確控制盾構模型試驗開挖面支護力的裝置

有效

• 申請號: 201810363817.3
• 申請日: 2018-04-22
• 公開（公告）號: CN108594878B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李鵬飛;鄒鴻浩;宋偉濤;陳柯屹;王帆;萬濤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G05D16/16
• 分類號: G05D16/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種精確控制盾構模型開挖面支護力的裝置，其特征在于：該裝置由壓力傳導裝置、供壓裝置和穩壓裝置構成；

壓力傳導裝置是由應力施加板（1）、傳力桿（2）和阻水活塞（3）組成；傳力桿（2）兩端分別連接應力施加板（1）和阻水活塞（3）；拼裝時阻水活塞（3）一段接入傳壓管（4）的內部；

所述穩壓裝置由液面升降板（7）、固定閥門（8）、微型自吸泵（9）組成；微型自吸泵（9）和液面升降板（7）連接在一起，通過擰緊固定閥門（8）固定在液壓箱（5）上部；

所述供壓裝置的主體是一個長方形的液壓箱（5），液壓箱（5）的一側面靠近底部設有傳壓管（4）從液壓箱（5）內接出，傳壓管（4）和液壓箱（5）的接口處通過密封防水處理；液壓箱（5）另一側面上接有示壓管（6），示壓管（6）上標記有刻度，試驗開始時能夠從示壓管（6）上的刻度讀取相關壓力值；

液壓箱（5）內部盛放有液體，液體為水或含水的不同種類的液體混合物；試驗開始之前，試驗人員將液體加入液壓箱（5）中，記錄示壓管中的液面高度，通過應力量測工具測量應力施加板上的壓力；繪制液面高度H—壓力F曲線；

試驗開始時，將本裝置連入隧道模型中，試驗人員通過液面高度H—壓力F曲線，計算試驗需要施加的壓力，通過控制液面高度H施加該壓力；試驗過程中，打開微型自吸泵（9），通過控制液面升降板（7），將微型自吸泵（9）的進水管管口緊貼水面，確保液面高度不會發生變化，以此保持壓力恒定；

將液體裝進液壓箱，通過控制液面的高度，改變同一深度處的壓強大小，控制施加在開挖面的壓力大小；試驗開始時，對液壓箱進行標定，試驗過程通過讀取液壓箱外側的刻度值后，然后換算得到施加在開挖面的壓力；當開挖面產生位移時，會導致液壓箱液面上升，此時自吸泵通過鋼管將水抽排出去，保持液面恒定，保證施加在開挖面的壓力恒定。

2.根據權利要求1所述的一種精確控制盾構模型開挖面支護力的裝置，其特征在于：所述應力施加板（1）是一塊圓形有機玻璃板。

3.根據權利要求1所述的一種精確控制盾構模型開挖面支護力的裝置，其特征在于：所述傳力桿（2）是為金屬桿；所述阻水活塞（3）為橡膠制活塞，阻水性能良好；所述傳壓管（4）是由圓筒形有機玻板組成。

4.根據權利要求1所述的一種精確控制盾構模型開挖面支護力的裝置，其特征在于：所述液壓箱（5）是由鐵板焊制而成的長方形箱子；所述示壓管（6）是由兩個管頭連接在液壓箱（5）的箱壁上的有機玻璃管。

5.根據權利要求1所述的一種精確控制盾構模型開挖面支護力的裝置，其特征在于：所述液面升降板（7）為一塊彎曲鋼板，彎曲鋼板上焊有一個便于上下推動的把手；所述固定閥門（8）由鋼筋一端套絲并彎曲成把手狀，結合預留在液壓箱上的螺栓孔組成。

6.根據權利要求1所述的一種精確控制盾構模型開挖面支護力的裝置，其特征在于：

本裝置使用前，先對其進行標定，確定示壓管上每個刻度對應的壓力值；

步驟1、將本裝置及對應的隧道模型固定在試驗場地，應力施加板（1）連入隧道模型中，并固定傳力桿（2），確保未施加壓力時候，開挖面穩定；

步驟2、松開固定閥門（8），將微型自吸泵（9）的吸水管固定在試驗需要的液面高度處，擰緊固定閥門（8）；

步驟3、緩慢加入液體并打開自吸泵，精確控制液面高度，自吸泵保持開啟狀態；

步驟4、松開固定的傳力桿，開挖面支護力由本裝置提供；

步驟5、試驗過程中通過松開固定閥門（8），控制自吸泵的高度從而控制液面高度，改變施加在支護面上的壓力。