[發明專利]一種用于隧道開挖的模型試驗及控制系統

有效

• 申請號: 202110548415.2
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113513335B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 黃興;劉濱;李林鋒;劉泉聲;康永水
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;武漢大學
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10;E21D9/12;G01M99/00
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

1.一種用于隧道開挖的模型試驗系統,其特征在于，所述試驗系統包括：

模型試樣；

模型試驗機；所述模型試驗機沿所述模型試樣的一端面掘進并深入所述模型試樣的內部，所述模型試驗機包括：

掘進組件，所述掘進組件通過驅動組件驅動，所述掘進組件沿所述模型試樣的一端側壁朝所述模型試樣的內部掘進開挖；

所述掘進組件包括，刀盤，所述刀盤包括：

連接軸；

面板，所述面板為圓盤狀，圓盤狀的所述面板的中心套設在所述連接軸上，所述面板包括：

若干輻條，若干所述輻條圓周等距設置，所有所述輻條的其中一端匯聚形成內環，所述內環套設在所述連接軸上；其中，相鄰兩輻條之間呈夾角設置；

外環，所述外環的內側套設在所有所述輻條遠離所述連接軸的一端；

若干滾刀，若干所述滾刀均勻設置在所述輻條以及所述連接軸的外端面上，所述滾刀用于滾動切割所述模型試樣的側壁；

若干切刀，若干所述切刀均勻布設在每一相鄰兩所述輻條之間的相對側壁上以及周向分布在所述外環的外側壁上；布設在外環上的切刀用于切割所述模型試樣隧道的側壁輪廓；

其中，相鄰所述輻條之間留有間隙，用于連通排渣組件；

驅動組件；所述驅動組件包括：推送桿，在所述推送桿內部布設強力吸塵排渣管路，所述推送桿包括多節互相插接的伸縮桿，所述伸縮桿包括：

固定部，所述固定部位于遠離所述掘進組件的一端；

推送部，所述推送部遠離所述固定部的一端連接于所述掘進組件，所述掘進組件通過所述推送部的推進和后退發生相應的位置移動；

排渣組件，所述排渣組件與所述掘進組件同步聯動，用于當所述掘進組件掘進開挖時將所述模型試樣的渣片粉末吸附清理；

所述排渣組件包括：高壓吸塵排渣管路，所述高壓吸塵排渣管路的一端靠近所述掘進組件，所述高壓吸塵排渣管路的另一端連通一高壓吸塵排渣動力源，所述高壓吸塵排渣動力源用于提供吸附動力；所述排渣組件還包括若干排渣口，所述排渣口均為管狀，所有所述排渣口的一端共同連接所述高壓吸塵排渣管路，每一所述排渣口遠離所述高壓吸塵排渣管路的一端均對應設置在相鄰所述輻條的間隙內，所述排渣口用于吸收所述模型試樣的渣片粉末；

支護組件，所述支護組件至少包括第一支護組件和第二支護組件，所述第一支護組件和所述第二支護組件均為環狀，且等距支撐設置在所述模型試樣被所述模型試驗機掘進的隧道內，所述第一支護組件為鋼拱架，所述第二支護組件為管片。

2.根據權利要求1所述的用于隧道開挖的模型試驗系統，其特征在于，所述排渣組件還包括一集渣斗，所述集渣斗連通所述高壓吸塵排渣管路遠離所述排渣口的端部，用于收集所述模型試樣掘進后的渣片粉末。

3.根據權利要求1所述的用于隧道開挖的模型試驗系統，其特征在于，相鄰兩所述輻條之間呈30度設置。

4.根據權利要求1所述的用于隧道開挖的模型試驗系統,其特征在于，至少一對推送器，所述第一支護組件和所述第二支護組件靠近模型試樣通道入口的一端均設置一所述推送器，所述推送器用于頂推所述第一支護組件和所述第二支護組件朝向所述模型試樣的內部發生位移。

5.如權利要求1-4任意一項所述的用于隧道開挖的模型試驗系統的控制系統，其特征在于，所述控制系統包括：

監測組件，用于監測所述驅動組件、所述掘進組件、所述排渣組件以及所述支護組件的運行參數；

控制組件，用于獲取所述運行參數，并控制所述驅動組件、所述掘進組件、所述排渣組件以及所述支護組件發生運行狀態的改變；

控制平臺，所述控制平臺與所述控制組件電連接，用于向所述控制組件發送指令，使所述控制組件控制所述驅動組件、所述掘進組件、所述排渣組件以及所述支護組件發生運行狀態的改變。