[發(fā)明專利]一種臥式射流-機械聯(lián)合破巖試驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010312626.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111624087B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉斌;張波;朱洪濤;胡蒙蒙;李彪;王漢鵬;林春金
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/02;G01M99/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種臥式射流?機械聯(lián)合破巖試驗裝置及方法，裝置包括臥式基座，所述臥式基座的一端設置有多模式刀盤，所述多模式刀盤上設置有射流?機械聯(lián)合刀具，所述臥式基座的另一端設置有用于承載巖樣的圍巖應力模擬倉；多模式刀盤與驅動機構連接，所述多模式刀盤被配置為在驅動機構的作用下，沿所述臥式基座水平推進并旋轉，使得射流?機械聯(lián)合刀具能夠作用于所述巖樣。

技術領域

本公開屬于地下工程掘進技術領域，具體涉及一種臥式射流-機械聯(lián)合破巖試驗裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著我國基礎設施建設不斷加強，引水隧洞、道路交通等隧道工程建設逐年增多，且向著長線路，大埋深及大斷面方向發(fā)展，給隧道修建帶來了新的挑戰(zhàn)。目前，在隧道修建當中，TBM施工技術與傳統(tǒng)鉆爆法相比其具有安全、經(jīng)濟、高效等優(yōu)點而被廣泛應用于隧道工程，但是在遇到高磨蝕性、大埋深的堅硬巖石時，其掘進效率會大大降低，具體表現(xiàn)為滾刀貫入度降低、刀具磨損加劇、軸承驅動壽命降低、刀盤開裂等問題，嚴重影響了施工進度，增加了掘進成本。

針對目前TBM掘進存在的不足，為了更好地實現(xiàn)高效破巖目標，人們提出了以激光、水射流、微波等一種或多種技術輔助TBM刀具破巖的聯(lián)合破巖方式。其中，水射流與TBM機械刀具聯(lián)合破巖的相關理論及技術相對匱乏；水射流與機械刀具以什么方式聯(lián)合、水射流噴嘴與機械刀具在數(shù)量、相對位置等方面的參數(shù)如何確定，都是制約射流-機械聯(lián)合高效破巖工業(yè)應用的技術難題。目前尚沒有一種能夠真實模擬TBM在射流-機械破巖模式下掘進的試驗裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本公開為了解決上述問題，提出了一種臥式射流-機械聯(lián)合破巖試驗裝置及方法，本公開采用臥式結構，利用多模式刀盤沿水平方向推進旋轉、連續(xù)切削巖石；巖石可施加三向圍壓，最大限度還原了TBM破巖掘進過程；采用具有多自由度的射流-機械聯(lián)合破巖刀具，使得射流的靶距、噴射角度、射流噴嘴與機械刀具的相對位置和數(shù)量等參數(shù)條件均可以調(diào)節(jié)，獲得多模式的射流-機械加載組合，以便開展射流-機械聯(lián)合破巖理論研究。

根據(jù)一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種臥式射流-機械聯(lián)合破巖試驗裝置，包括臥式基座，所述臥式基座的一端設置有多模式刀盤，所述多模式刀盤上設置有射流-機械聯(lián)合刀具，所述臥式基座的另一端設置有用于承載巖樣的圍巖應力模擬倉；

所述多模式刀盤與驅動機構連接，所述多模式刀盤被配置為在驅動機構的作用下，沿所述臥式基座水平推進并旋轉，使得射流-機械聯(lián)合刀具能夠作用于所述巖樣。

上述技術方案中，基座為臥式結構利用多模式刀盤沿水平方向推進旋轉、連續(xù)切削巖石，能夠與實際掘進條件和掘進過程一致，最大限度的模擬TBM掘進真實場景。

同時，多模式刀盤上還設置有射流-機械聯(lián)合刀具，能夠進行不同情況的破巖研究。

作為可選擇的實施方式，所述多模式刀盤包括刀盤基座、高壓旋轉接頭、分流器、射流-機械聯(lián)合刀具和管路，所述刀盤基座一側設置所述射流-機械聯(lián)合刀具，所述刀盤基座的另一側設置有高壓旋轉接頭，所述高壓旋轉接頭與分流器連接，所述分流器與各射流-機械聯(lián)合刀具中的射流噴頭通過管路連接。

作為可選擇的實施方式，所述射流-機械聯(lián)合刀具包括刀座，刀座上可拆卸設置有機械刀具模塊和射流刀具模塊，且所述射流刀具模塊與機械刀具模塊的相對位置可調(diào)。

作為可選擇的實施方式，所述刀座上設置有滑軌，滑軌上可活動連接有滑塊，所述滑塊上設置射流刀具模塊，所述刀座中間設置機械刀具模塊，所述機械刀具模塊包含刀體和刀架。

作為可選擇的實施方式，所述射流刀具模塊包括設置于滑塊上的可調(diào)節(jié)支架，所述可調(diào)節(jié)支架上可轉動設置有機械臂，機械臂上設置有射流噴嘴，所述射流噴嘴能夠與和射流液體供給機構相連的軟管連接。