[發(fā)明專利]一種用于土體與金屬界面間應變控制式的分區(qū)電滲減粘試驗裝置及試驗方法

在審

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• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110398516A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉成;黃琳;馬天龍;王東棟;仇濤;肖宇豪
• 申請（專利權）人: 南京林業(yè)大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種用于土體與金屬界面間應變控制式的分區(qū)電滲減粘試驗裝置及試驗方法，該裝置包括裝置基座、電滲陽極、電滲陰極、絕緣條、硬質絕緣基座、薄金屬片、電阻應變片、柔性絕緣墊、控制器、電源接頭、拉桿、電源接頭輸出端口、信號接收端口、螺栓；裝置與土體接觸時，薄金屬片產生變形，由電阻應變片測量裝置不同部位的應變大小并傳輸至控制器，通過控制器傳輸適應的電壓大小至相應的電滲區(qū)域，可以根據(jù)裝置各部位與土體不同的粘附情況的反饋對各部位進行不同程度的電滲減粘控制，是優(yōu)化土體與金屬界面間減粘降阻的有效手段。

技術領域

本發(fā)明屬于隧道與地下工程試驗儀器技術領域，特別涉及一種用于土體與金屬界面間應變控制式的分區(qū)電滲減粘試驗裝置及試驗方法。

技術領域

隨著我國城市化進程不斷地深入，城市地下交通網絡的建設得到的很大發(fā)展。盾構施工憑借其快捷、高效等特點在城市隧道建設中發(fā)揮了巨大的作用。但是當盾構穿越淤泥質土、粉土等黏土地層時，刀盤切削下來的渣土經過擠壓后會在刀盤表面形成泥餅，泥餅的形成及擴散會造成盾構刀具磨損、掘進能力降低以及刀盤扭矩增大等不利影響。因此，針對刀盤結泥餅問題，對于泥餅的形成以及如何避免泥餅的形成等問題進行研究，具有十分重要的工程價值和學術價值。

目前關于土體與金屬界面間減粘降阻的電滲試驗研究有很多，如：任露泉在《非光滑表面電滲減粘降阻應用研究》中將電滲應用在裝載機鏟斗上，通過試驗證明，電滲鏟斗具有良好的脫土效果；侯磊在《仿生微電滲減粘脫附探索》中，開展了電滲電壓、電滲正負極面積以及電滲作用等因素對電滲減粘的影響的試驗研究，并設計加工了自卸車車廂模型，通過仿生電滲試驗研究，發(fā)現(xiàn)電滲方法有良好的脫土效果。然而，在實際情況中裝置不同部位與土體的粘附情況均不相同，以上的電滲試驗裝置均是以額定的電壓對裝置整體進行通電，黏附力較大區(qū)域往往無法得到充分的減粘效果，而黏附力較小區(qū)域雖得到充分的電滲但不可避免的造成資源的浪費，無法根據(jù)裝置不同部位與土體的實際粘附情況選取相適應的電壓大小進行電滲試驗。

為克服以上不足，本發(fā)明提出一種用于土體與金屬界面間應變控制式的分區(qū)電滲減粘試驗裝置及試驗方法，由電阻應變片測量電滲裝置不同區(qū)域的應變大小，并將電信號傳輸至控制器，最后通過控制器輸送合適的電壓至相應的電滲區(qū)域，可以根據(jù)裝置各部位與土體不同的粘附情況的反饋對各部位進行不同程度的電滲減粘控制，從而達到最佳的減粘降阻的效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種用于土體與金屬界面間應變控制式的分區(qū)電滲減粘試驗裝置及試驗方法，其目的在于解決目前試驗手段不能根據(jù)土體與金屬界面間實際的黏附情況選取合適的電壓進行電滲試驗的問題，由電阻應變片7測量電滲裝置不同部位的應變情況，通過控制器9傳輸合適的電壓至相應的電滲區(qū)域，以達到最佳的電滲效果。

一種用于土體與金屬界面間應變控制式的分區(qū)電滲減粘試驗裝置，其特征在于，包括裝置基座1、電滲陽極2、電滲陰極3、絕緣條4、硬質絕緣基座5、薄金屬片6、電阻應變片7、柔性絕緣墊8、控制器9、電源接頭10、拉桿11、電源輸出端口12、信號接收端口13、螺栓14；

所述裝置基座1邊長為9.2cm，厚度為1cm，用于固定上部不同分區(qū)的電滲陰極3，同時下部中心位置通過螺栓14與拉桿11相連；

所述電滲陰極3的邊長為2～3cm，設置在裝置基座1上部，電滲陰極3共有9塊，等間距貼布在裝置基座1上，相鄰電滲陰極3間通過絕緣條4分隔，絕緣條4厚度為0.1cm；

所述電滲陰極3在中心位置開設正方形孔，在孔上部布置薄金屬片6，在薄金屬片6下布置電阻應變片7，柔性絕緣墊8布置在電阻應變片7下方，將電阻應變片7包裹，裝置基座1在相應位置開設同樣寬度的正方形槽，容納電阻應變片7和柔性絕緣墊8；

所述硬質絕緣基座5采用憎水材料，其截面為梯形，布置在電滲陰極3上部，呈環(huán)形分布；硬質絕緣基座5的設置可以避免在電滲過程中電滲陰極3處聚集較多水導致電滲陽極2和電滲陰極3間發(fā)生短路；