[發明專利]一種軟土刀具磨蝕測試系統及方法

在審

• 申請號: 202011427792.2
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112610229A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 袁超;盧慶亮;李樹忱;許京偉;支斌;王修偉;馮現大;邱琪;周慧穎;萬澤恩
• 申請（專利權）人: 山東大學;濟南重工股份有限公司;濟南大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/00;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發明公開了一種軟土刀具磨蝕測試系統及方法，其技術方案為：包括掘進模擬裝置、供壓裝置、泡沫發生裝置、溫度監測模塊和數據處理系統，掘進模擬裝置用于模擬刀具掘進過程，包括用于填充土體的測試箱、設于測試箱內的刀具；所述刀具連接有為其提供推力及旋轉動力的動力裝置；供壓裝置與測試箱相連，用于提供測試箱內的壓力環境；泡沫發生裝置與動力裝置相連，其產生的泡沫能夠進入測試箱內部；溫度監測模塊與刀具固定，用于監測刀具在掘進過程中的溫度變化；所述溫度監測模塊連接數據處理系統。本發明能夠提供多種測試環境，能夠預測盾構機在軟土地層中掘進時的刀具磨蝕問題。

技術領域

本發明涉及軟土地層掘進技術領域，尤其涉及一種軟土刀具磨蝕測試系統及方法。

背景技術

在地下空間的開發過程中由于盾構法施工具有對地面環境影響較小、施工準確度較高、機械化程度較高以及應用范圍越來越大的特點，成為目前隧道施工常用的一種技術形式。而且盾構技術日趨完善，廣泛應用于各大城市中的地鐵隧道、市政工程、公路隧道等建設。

然而軟土地層盾構法施工過程中，經常會遇到刀盤刀具磨損、刀盤結泥餅等施工難題，一旦遇到類似工程問題，便會影響隧道施工效率，甚至被迫停機整修，進一步造成掌子面失穩、地表塌陷等重大問題。而預測軟土地層中盾構機刀具磨蝕的程度直接影響著盾構隧道項目的進度和成本預算，但是目前缺乏針對于軟土地層刀具磨損測試設備及方法，無法對軟土地層盾構工程中刀具的磨損展開有效的預測，導致無法保證高效的施工效率及安全性。因此針對軟土地層盾構掘進過程中刀具磨損進行有效的預測是目前盾構工程中應解決的重點問題之一。

本文針對這種問題，發明一種軟土刀具磨蝕測試系統，具體涉及一種模擬盾構機在軟土地層中掘進時刀具磨蝕的測試系統，可以提供多種測試環境用于預測現場盾構機在軟土地層中掘進時的刀具磨蝕問題，進而根據預測情況提前制定解決措施。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種軟土刀具磨蝕測試系統及方法，能夠提供多種測試環境，能夠預測盾構機在軟土地層中掘進時的刀具磨蝕問題。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了一種軟土刀具磨蝕測試系統，包括：

掘進模擬裝置，用于模擬刀具掘進過程，包括用于填充土體的測試箱、設于測試箱內的刀具，所述刀具連接有為其提供推力及旋轉動力的動力裝置；

供壓裝置，與測試箱相連，用于提供測試箱內的壓力環境；

泡沫發生裝置，與動力裝置相連，其產生的泡沫能夠進入測試箱內部；

溫度監測模塊，與刀具固定，用于監測刀具在掘進過程中的溫度變化；所述溫度監測模塊連接數據處理系統。

作為進一步的實現方式，所述測試箱頂部設有進氣口和排氣口，所述進氣口與供壓裝置相連。

作為進一步的實現方式，所述測試箱底部設置托板，所述托板連接升降裝置。

作為進一步的實現方式，所述動力裝置包括與刀具相連的轉動軸，所述轉動軸連接伺服電機，所述伺服電機連接升降機構。

作為進一步的實現方式，所述轉動軸內部為空心結構，轉動軸一側設有泡沫注入口；泡沫發生裝置與泡沫注入口相連。

作為進一步的實現方式，所述溫度監測模塊為溫度傳感器，溫度傳感器固定于刀具底面中心位置。

作為進一步的實現方式，供壓裝置為空壓機，通過空壓機為測試箱提供0～8bar的壓力環境。

作為進一步的實現方式，所述數據處理系統包括計算機，所述動力裝置通過數據線與計算機相連。

第二方面，本發明實施例還提供了一種軟土刀具磨蝕測試方法，采用所述的測試系統，包括：