[實用新型]一種用于砂土中模擬盾構機掘進的模型試驗裝置

有效

• 申請號: 201921127071.2
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN210370652U
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 劉新榮;劉東雙;熊飛;王浩;鐘祖良;魏寧;陳強;孟慶軍;梁寧慧;李棟梁
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶市巴南區住房和城鄉建設委員會
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;G01M99/00
• 代理公司: 成都明濤智創專利代理有限公司 51289
• 代理人: 丁國勇

本實用新型公開了一種用于砂土中模擬盾構機掘進的模型試驗裝置，涉及盾構試驗領域，包括模擬單元和盾構單元；所述模擬單元包括隧道圓管和填充土壤的土壤箱，所述隧道圓管水平設置，其中該隧道圓管的尾端與所述土壤箱連通對接；所述盾構單元包括機殼、刀盤、轉軸和反力墻，所述刀盤轉軸配合于所述機殼的首端，所述機殼內腔沿其橫截面間隔設有第一隔板和第二隔板，并且在機殼的尾端設有第三隔板，所述反力墻設置于所述機殼的尾端外側，所述反力墻上設有千斤頂，該千斤頂的輸出端抵靠至所述機殼尾端外側，以實現的功能。

技術領域

本實用新型涉及一種用于砂土中模擬盾構機掘進的模型試驗裝置，主要涉及盾構試驗領域。

背景技術

進入二十一世紀以來，我國經濟迅猛發展，城市人口密度愈來愈大，交通量日益增大，因此合理地開發城市地下空間就顯得尤為重要。盾構法作為地鐵建設中主要的施工方法已得到了廣泛應用，但盾構施工過程中對周圍土層的存在擾動，且考慮到隧道管片與盾構機存在間隙，往往會對地面造成不同程度的沉降，進行盾尾注漿能有效減少地面沉降。

現如今，對于盾構施工的工程評估，主要通過數值模擬，模型試驗法等。其中模型試驗法是研究盾構施工過程的重要方法。模型實驗法不僅能節約成本，而且能夠有效地模擬實際工程的真實情況，通過模擬不同工況條件，可以得到對應于實際中不同情況的重要可靠的參考數據，對于研究盾構開挖對底層影響有著重要意義。現有技術中盾構試驗設備大多穩定性較差，無法更真實的還原盾構的過程。

實用新型內容

針對以上現有技術的不足，本實用新型提出一種用于砂土中模擬盾構機掘進的模型試驗裝置。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是：包括模擬單元和盾構單元；所述模擬單元包括隧道圓管和填充土壤的土壤箱，所述隧道圓管水平設置，其中該隧道圓管的尾端與所述土壤箱連通對接；所述盾構單元包括機殼、刀盤、轉軸和反力墻，所述刀盤轉軸配合于所述機殼的首端，所述機殼內腔沿其橫截面間隔設有第一隔板和第二隔板，并且在機殼的尾端設有第三隔板，該第一隔板和所述刀盤之間形成土倉，所述土倉連接有泥漿輸進管和泥漿輸出管，所述泥漿輸進管和所述泥漿輸出管于所述第一隔板連通至所述土倉，所述轉軸貫穿所述第一隔板和所述第二隔板配合，該轉軸的尾端與電機聯動配合，該轉軸的首端與所述刀盤背面固定，所述反力墻設置于所述機殼的尾端外側，所述反力墻上設有千斤頂，該千斤頂的輸出端抵靠至所述機殼尾端外側。

本實用新型的技術原理及有益效果如下：

本方案在試驗的時候在土壤箱內加裝土壤，刀盤通過電機在機殼內部轉動，機殼整體則通過設置在尾部的千斤頂推動，通過千斤頂將機殼的首段向隧道圓管的首端進入，然后從隧道圓管的內部慢慢滑動，其中轉動的刀盤與土壤箱內的土壤接觸，由于千斤頂的推動，刀盤一邊轉動一邊隨著機殼向土壤箱內掘進。整個過程更加穩定，能夠更加真實的還原盾構過程，提高試驗的準確性。

優選地，所述隧道圓管的尾端向所述土壤箱中有延伸部分，便于在刀盤進入土壤箱內之后還可以保持方向的穩定性。

優選地，所述隧道圓管外周壁與所述土壤箱之間設有加強板，提高隧道圓管與土壤箱之間的連接強度。

優選地，所述轉軸的外周壁設有若桿加強肋與所述刀盤的背面固定，提高轉軸與刀盤之間的配合強度。

優選地，所述刀盤上設置八個刀片，八個所述刀片成等夾角排列，刀盤開口率為33％度，以便提高盾構效率和均衡度。

優選地，所述第一隔板與所述轉軸通過軸承配合；所述第二隔板與所述轉軸也通過軸承配合，便于轉軸相對第一隔板和第二隔板轉動。

一種用于盾構模型試驗的推進式試驗方法：實驗步驟如下：

(1)布設傳感器，先將孔隙水壓力計與土壓力盒固定于支架上，放置于擬測點；