[實用新型]模擬隧道分部開挖的多功能智能掘進裝置

有效

• 申請號: 201820567567.0
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN208502781U
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 李朝陽;焦慶磊;王月明;王迎超;楊圣奇;孟波;靖洪文
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/00;E21D11/10;E21D11/15
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

本實用新型公開了一種模擬隧道分部開挖的多功能智能掘進裝置，裝置包括操作平臺、多功能旋轉掘進系統、精準動力推進系統、信息采集及處理系統、數顯控制箱和漿液泵送裝置等，多功能旋轉掘進系統內包含多個獨立的操作通道，可實現對隧道施工過程的多功能模擬，包括鉆孔、注漿、實時監測下的分部開挖，精準動力推進系統在數顯控制箱的操作下，可通過液壓監測和預設推進距離來實現對多功能旋轉掘進系統的精細化控制。本實用新型能較好的模擬隧道分部開挖步驟，從鉆孔、注漿、到不同的分部開挖工法、支護、以及試驗的后續數據處理分析，操作試驗方法易行、可靠性高，自動化、智能化程度高。

技術領域

本實用新型涉及隧道工程地質災害模型試驗技術，具體涉及一種模擬隧道分部開挖的多功能智能掘進裝置及方法。

背景技術

隨著交通建設的蓬勃發展，我國已成為世界上隧道修建規模與難度最大的國家，其中有大量地質條件極其復雜的隧道工程正在建設或已被提上日程。大量的軟巖隧道、黃土隧道及其他圍巖質量較差的隧道需要進行分部開挖。在相似理論的指導下，模型試驗能較好的還原實際的工程情況，因此，對于在建隧道進行模型試驗來研究技術難題變得越來越有意義。目前，對于隧道模型試驗的開挖主要以人工手動開挖和使用普通掘進機械裝置進行全斷面開挖，無法還原實際隧道施工過程中的施工方法。因此，亟需研發一個能最大程度模擬實際隧道分部開挖的多功能智能掘進裝置。

實用新型內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種結構簡單、自動化程度高、操作方便的模擬隧道分部開挖的多功能智能掘進裝置。

技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種模擬隧道分部開挖的多功能智能掘進裝置，包括操作平臺、漿液泵送系統、多功能旋轉掘進系統、精準動力推進系統和信息采集及處理系統；其中：

所述操作平臺包括操作平臺板，操作平臺板的一側設有用于組成漿液泵送系統的漿液池和泵送裝置，泵送裝置上方設有用以向漿液池內注漿的導漿噴頭；

所述多功能旋轉掘進系統包括多功能旋轉掘進桶、支撐軸和可升降裝置，多功能旋轉掘進桶安裝于操作平臺板上，操作平臺板的底部安裝用于調節位置的可升降裝置，多功能旋轉掘進桶內部設置一組相互獨立的用于實施鉆孔、注漿或開挖工作的操作通道，支撐軸安裝在多功能旋轉掘進桶內且支撐軸與各個操作通道之間的位置可調；

所述的精準動力推進系統包括螺旋推進桿、傳動軸、設置于操作平臺板上的半圓形凹槽軌道、發動機和變速箱，發動機和變速箱滑動安裝于半圓形凹槽軌道內，傳動軸的一端連接螺旋推進桿、另一端連接變速箱，變速箱表面設置有一組與傳動軸尺寸吻合的圓孔，圓孔排列成預設形狀用以匹配多功能旋轉掘進桶內的不同掘進通道、實現對隧道進行不同工法的精準分部開挖或全斷面開挖，螺旋推進桿的一端連接傳動軸、另一端連接獨立的操作通道；

所述信息采集及處理系統包括用以對整個裝置進行智能控制的數顯控制箱、用于采集鉆孔、注漿或開挖工作過程中的參數信息的檢測裝置、用于數據處理、分析和顯示的電腦，數顯控制箱和電腦之間通信連接。

作為優選，所述操作通道包括用于對隧道進行不同工法的精準分部開挖或全斷面開挖的交叉中隔壁法掘進通道、中隔壁法與三臺階法結合掘進通道、三臺階七步法掘進通道、雙側壁導坑法掘進通道和用于鉆孔和注漿的鉆孔與注漿通道；

所述檢測裝置包括設置于操作平臺板上的數字照相裝置、微型攝像頭、液壓傳感器，數字照相裝置用于采集隧道開挖斷面的圖像數據；

所述交叉中隔壁法掘進通道、中隔壁法與三臺階法結合掘進通道、三臺階七步法掘進通道和雙側壁導坑法掘進通道內均設有隔壁支護板和由隔壁支護板隔開的獨立掘進單元，鉆孔與注漿通道內包含一個交叉中隔壁支護板和四個獨立的鉆孔與注漿推進單元，各個獨立掘進單元和各個鉆孔與注漿推進單元的的后端均設有預留圓孔，螺旋推進桿的另一端通過預留圓孔連接相應的獨立掘進單元或鉆孔與注漿推進單元；