[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

本發明的涉及一種用于隧道開挖的模型試驗及控制系統，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，驅動組件；掘進組件，所述掘進組件通過所述驅動組件驅動，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；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進行吸附清理，可廣泛應用于隧道開挖模型技術領域。

技術領域

本發明涉及隧道開挖模型技術領域。更具體地說，本發明涉及一種用于隧道開挖的模型試驗及控制系統。

背景技術

為了模擬深部復雜地質條件下地下工程開挖對圍巖結構和性態的擾動規律以及圍巖與支護相互作用機理，以優化掘進與支護參數和施工工藝，進而進行工程災害預測和防控。室內物理模擬試驗機中需要設置適應其內部狹小空間、高溫高壓高應力環境的開挖建造擾動過程模擬裝置。因此，要求該裝置必須具有尺寸微型化、操作自動化、掘進參數可控、可靠性高的特點。

目前模型試驗中開挖方式主要有手工開挖、爆破、鉆頭掘進。其中，人工手動采用各種工具（如鏟子）開挖，受操作人員經驗影響非常大，掘進過程難控制，也容易產生欠挖和超挖；爆破開挖，難以適用于狹小空間操作，控制難度大，而且對圍巖擾動大；爆破沖擊易對周圍圍巖和壓力腔造成破壞性影響，危險系數大；部分模型試驗采用鉆頭掘進，與微型全斷面掘進機都屬于全斷面一次開挖，機械化操作，但鉆頭掘進，體積大，難以微型化，掘進參數難控制，沖擊大，易造成模型圍巖垮塌。因此，本發明研發一種具有微型全斷面開挖功能的隧道開挖模型試驗及控制系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于隧道開挖的模型試驗及控制系統。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種用于隧道開挖的模型試驗系統，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：

驅動組件；

掘進組件，所述掘進組件通過所述驅動組件驅動，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；

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。

優選地，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，用于連通所述排渣組件。

優選地，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。

優選地，所述驅動組件包括：推送桿，所述推送桿包括多節互相插接的伸縮桿，所述伸縮桿包括：