[發(fā)明專利]一種硬巖TBM模擬掘進(jìn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210187404.0
• 申請(qǐng)日: 2022-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114575872B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛翊國(guó);陶宇帆;馮健翔;田晉;邱道宏;傅康;公惠民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);濟(jì)南恒樂(lè)興科儀器有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/11
• 分類號(hào): E21D9/11;E21D9/10;G01N19/06;G01D21/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明涉及一種硬巖TBM模擬掘進(jìn)裝置，包括豎直設(shè)置的機(jī)架、第一驅(qū)動(dòng)裝置、第二驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，在機(jī)架上部設(shè)有用于支撐試樣的上橫梁，上橫梁的下方安裝刀盤，所述的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述的扭轉(zhuǎn)軸端部與所述的刀盤相連，所述的第二驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)傳動(dòng)裝置可驅(qū)動(dòng)所述的上橫梁帶著試樣上下移動(dòng)；所述的刀盤的中心安裝有魚尾刀，在魚尾刀的上、下、左、右各安裝一把正滾刀，在正滾刀的外圈安裝兩把側(cè)刀，在兩把側(cè)刀的外圈安裝兩把邊刀，側(cè)刀與邊刀間隔分布，相鄰邊刀和側(cè)刀的軸線之間呈90°；控制系統(tǒng)控制第一驅(qū)動(dòng)裝置、第二驅(qū)動(dòng)裝置。本裝置可以模擬TBM切削試驗(yàn)，適用于研究不同巖質(zhì)條件下掘進(jìn)參數(shù)與掘進(jìn)模式的規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于TBM模擬掘進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硬巖TBM模擬掘進(jìn)裝置。

背景技術(shù)

這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，而不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

相較于傳統(tǒng)的鉆爆法施工，TBM(全斷面隧道掘進(jìn)機(jī))具有施工速度快、對(duì)圍巖影響小、支護(hù)工作量少、振動(dòng)噪聲小、安全性高、作業(yè)人員少等優(yōu)點(diǎn)。在復(fù)雜地形地貌深長(zhǎng)隧道的施工中，其優(yōu)勢(shì)更為顯著，因此廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、市政、水電等隧道的建設(shè)。

發(fā)明人了解到，在TBM的掘進(jìn)過(guò)程中，難免遇到強(qiáng)度高的硬巖地段、破碎易變形的軟巖地段以及軟硬交叉分布的復(fù)雜地層，而國(guó)內(nèi)相關(guān)研究人員相對(duì)聚焦于研究TBM試驗(yàn)臺(tái)刀具的磨損和壓痕方向，很少研究TBM在不同地層的掘進(jìn)規(guī)律，所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)加載裝置主要針對(duì)硬巖，或主要針對(duì)軟巖，難以模擬各種工況、各種強(qiáng)度巖石的切削過(guò)程，且在硬巖掘進(jìn)加載過(guò)程中只能產(chǎn)生壓痕，無(wú)法完全貫入試件，對(duì)試件的掘進(jìn)破壞機(jī)理和掘進(jìn)面破壞形態(tài)研究有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種硬巖TBM模擬掘進(jìn)裝置，能夠至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供一種硬巖TBM模擬掘進(jìn)裝置，包括豎直設(shè)置的機(jī)架、第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置，在機(jī)架上部設(shè)有用于支撐試樣的上橫梁，上橫梁的下方安裝刀盤，所述的第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述的扭轉(zhuǎn)軸端部與所述的刀盤相連，所述的第二驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)傳動(dòng)裝置可驅(qū)動(dòng)所述的上橫梁帶著試樣上下移動(dòng)；所述的刀盤的中心安裝有魚尾刀，在魚尾刀的上、下、左、右各安裝一把正滾刀，在正滾刀的外圈安裝兩把側(cè)刀，在兩把側(cè)刀的外圈安裝兩把邊刀，側(cè)刀與邊刀間隔分布，相鄰邊刀和側(cè)刀的軸線之間呈90°。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的邊刀向外傾斜，切割形成的同心圓半徑略大于刀盤半徑。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述正滾刀的極徑按不等刀間距布置，位置相鄰的左右滾刀之間的破巖區(qū)域保證相交。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述扭轉(zhuǎn)軸通過(guò)深溝球軸承、推力球軸承與刀盤相連，深溝球軸承與扭轉(zhuǎn)軸采用過(guò)盈配合。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的深溝球軸承位于推力軸承下方。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的機(jī)架包括底座，在底座上設(shè)置多根立柱，沿著立柱的高度方向，從上向下依次設(shè)置上橫梁、中橫梁，在中橫梁上設(shè)置接料板，刀盤設(shè)置在中橫梁上方，上橫梁下方。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的刀盤位于上橫梁的下方。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的傳動(dòng)裝置包括動(dòng)力底座、伺服電機(jī)、同步帶、同步輪、絲杠；所述動(dòng)力底座中間位置安置伺服電機(jī)，在動(dòng)力底座的左右兩側(cè)各豎直的設(shè)置一個(gè)絲杠，在伺服電機(jī)的底部安裝一個(gè)主動(dòng)輪，主動(dòng)輪通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)安裝在絲杠上的同步輪轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠與上橫梁螺紋配合。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，在所述立柱上設(shè)有連接板，所述的連接板與中橫梁之間安裝有推力傳感器，所述的連接板與所述絲杠螺紋相連，在絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接板上下移動(dòng)，因此擠壓推力傳感器，實(shí)現(xiàn)推力大小的檢測(cè)。

作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，在所述的扭轉(zhuǎn)軸上設(shè)有扭轉(zhuǎn)傳感器。