[發明專利]一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置及方法

在審

• 申請號: 201911287072.8
• 申請日: 2019-12-14
• 公開（公告）號: CN110761801A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 唐亮;孔祥勛;凌賢長;張雋;趙香萍;李自力;郭波;姚八五;唐文沖;張旺旺
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/08;G09B25/02
• 代理公司: 23206 哈爾濱龍科專利代理有限公司
• 代理人: 高媛

1.一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述裝置包括盾構機模型、盾構機動力系統、試驗土箱及上部加載系統；

所述盾構機模型包括刀盤(1)與盾殼(2)，所述盾殼(2)為空心薄壁管件，所述刀盤(1)與盾殼(2)旋轉連接；

所述盾構機動力系統包括水平向反力架(3)、水平伺服千斤頂(4)和變頻電機(5)，所述水平向反力架(3)底部可拆卸固定在地面上，水平向反力架(3)與刀盤(1)相鄰的一側面上可拆卸固定有所述水平伺服千斤頂(4)，所述變頻電機(5)固定安裝于所述盾殼(2)內，變頻電機(5)通過螺桿(6)與所述刀盤(1)連接；

所述上部加載系統包括豎向反力架(8)、豎向伺服千斤頂(9)、剛性加載板(10)和氣壓加載裝置，所述豎向反力架(8)底部可拆卸固定在地面上，所述豎向伺服千斤頂(9)設置在所述豎向反力架(8)的下表面，所述豎向伺服千斤頂(9)通過傳力軸(11)與剛性加載板(10)連接，所述剛性加載板(10)上部設有加勁肋(12)，所述剛性加載板(10)上設有通氣孔(13)，所述剛性加載板(10)固定在試驗土箱(7)上部，所述試驗土箱(7)上部采用密封裝置封頂，試驗土箱(7)上部設有滿足傳力軸(11)移動的孔和進氣閥門(14)，該孔與傳力軸(11)之間保證氣密性，所述氣壓加載裝置包括氣泵(15)和導管(16)，所述氣泵(15)通過導管(16)與進氣閥門(14)連接。

2.根據權利要求1所述的一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述盾構機模型的材質為不銹鋼。

3.根據權利要求1所述的一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述水平向反力架(3)和豎向反力架(8)均為鋼質框架結構。

4.根據權利要求1所述的一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述水平伺服千斤頂(4)和豎向伺服千斤頂(8)均為液壓伺服千斤頂。

5.根據權利要求1所述的一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述試驗土箱(7)采用厚鋼板或部分采用透明有機玻璃。

6.根據權利要求1所述的一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述盾構機模型底部距離試驗土箱(7)底板、盾構機模型刀盤的側邊距離試驗土箱(7)的前側板或后側板、刀盤(1)距離盾構前方土箱的側壁均不小于盾構機模型刀盤直徑最大尺寸的5倍。

7.根據權利要求1所述的一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述傳力軸(11)采用高強不銹鋼制成，傳力軸(11)為圓柱形。

8.根據權利要求1所述的一種模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置，其特征在于：所述通氣孔(13)的直徑為2～5mm。

9.一種使用權利要求1～8任一權利要求所述的模擬移動式小型盾構機施工擾動土體室內裝置的方法，其特征在于：所述方法為：

在試驗土箱(7)內采用濕法分層填筑試驗土體(17)，填筑過程中埋設傳感器(18)，所述傳感器(18)包括微型土壓力傳感器、位移傳感器、孔壓傳感器，獲取盾構過程中應力、位移、超孔壓；根據采集的應力、位移、超孔壓，繪制隨盾構掘進的等值線圖，從而獲得盾構過程對土體的擾動范圍變化和剪脹力影響范圍、分布規律。