[發明專利]土壓平衡式盾構下穿復合地基的相似模型試驗系統

在審

• 申請號: 202111322005.2
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114184401A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 汪珂;王立新;李儲軍;賀思悅;李瑤;賴金星;邱軍領
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G09B25/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明為一種土壓平衡式盾構下穿復合地基的相似模型試驗系統，其克服了現有技術中存在的盾構模型試驗裝置均設計較為復雜、成本高昂、操作極為不便的問題，本發明結構簡單，成本較低，實驗操作簡單可行。實驗操作簡單可行。本發明包括土壓平衡式盾構推進系統和復合地基模型箱測試系統，土壓平衡式盾構推進系統包括試驗臺，試驗臺上設置有上滑動板和下滑動板，減速電機和管片固定于上滑動板上，減速電機與刀盤通過傳力桿連接，電動伸縮桿裝置、支架固定于下滑動板上，減速電機設置于電動伸縮桿裝置一側，復合地基模型箱測試系統包括模型箱箱體，模型箱箱體頂部設置有橫梁，橫梁上固定有百分表，模型箱箱體內由上到下依次設置有測量桿和實驗材料層。

技術領域：

本發明屬于巖土相似模型試驗技術領域，涉及一種土壓平衡式盾構下穿復合地基的相似模型試驗系統。

背景技術：

隨著我國經濟的飛速發展，我國高鐵已經由“四縱四橫”進入“八縱八橫”時代，高鐵路基處理作為高鐵建設中關鍵環節，復合地基在京津城際鐵路、武廣客運專線、京滬高鐵、滬寧城際鐵路、鄭西高鐵等軟土路基處理中得到了廣泛采用。我國目前已經有42個城市開通了地鐵，總里程達到了5376.89km，而隨著城市地鐵的建設，難免會產生盾構下穿高鐵復合地基的情況，如北京地鐵14號線下穿京津城際鐵路復合地基等，同時復合地基也在高層建筑中也得到了廣泛采用，可以預見會產生更多這種工程，盾構下穿復合地基這種工況勢必不可避免。

盾構在軟土復合地基施工過程中需要控制的參數極多，而如果施工參數控制不當會產生嚴重后果，如高鐵道床變形較大導致無法正常通行，高層建筑地基沉降過大造成建筑開裂。因此，有必要對盾構在復合地基中施工進行相關研究。

現行規范中提到的變形控制均考慮的是復合地基的長期變形，而對于盾構下穿這種特殊工況沒有相關規定，而軟土復合地基地層敏感性較高，盾構施工參數僅靠經驗與規范控制明顯不夠的，因此需要一種試驗手段來提供一些參考，目前已有的盾構模型試驗裝置均設計較為復雜，裝置非常多且成本高昂，實際操作起來極為不便，因此需要對已有的盾構試驗裝置以及模型試驗系統進行改進。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種土壓平衡式盾構下穿復合地基的相似模型試驗系統，其克服了現有技術中存在的盾構模型試驗裝置均設計較為復雜、成本高昂、操作極為不便的問題，本發明結構簡單，成本較低，實驗操作簡單可行。實驗操作簡單可行。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種土壓平衡式盾構下穿復合地基的相似模型試驗系統，其特征在于：包括土壓平衡式盾構推進系統和復合地基模型箱測試系統，土壓平衡式盾構推進系統包括試驗臺，試驗臺上設置有上滑動板和下滑動板，減速電機和管片固定于上滑動板上，減速電機與刀盤通過傳力桿連接，電動伸縮桿裝置、支架固定于下滑動板上，減速電機設置于電動伸縮桿裝置一側，復合地基模型箱測試系統包括模型箱箱體，模型箱箱體頂部設置有橫梁，橫梁上固定有百分表，模型箱箱體內由上到下依次設置有測量桿和實驗材料層。

電動伸縮桿裝置包括電機馬達，電機馬達的轉動通過齒輪間帶動軸承，推動螺紋絲桿使得伸縮桿實現伸縮運動。

實驗材料層包括由上到下依次設置的褥墊層、微型群樁和土體相似材料。

刀盤采用焊接刀片組成。

傳力桿采用螺栓將刀盤與減速電機串聯。

電動伸縮桿裝置的伸縮行程、推力、伸縮速度可調節。

減速電機可正反轉，轉速范圍為10～500轉，轉速通過剎車裝置直接調節。

管片、土體相似材料、微型群樁、褥墊層采用相似變換進行模量等參數的調節，管片為聚乙烯塑料管或者鋼管，土體相似材料采用石膏、石英砂、膨潤土材料配出，微型群樁采用水泥與土配土，褥墊層為細砂。

百分表分別在土體與復合地基表面布置，設置7個或9個。