[發明專利]高水壓多道盾尾刷動態密封失效涌水潰土實驗平臺和方法

有效

• 申請號: 202210332457.7
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114810106B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 金大龍;袁大軍;姚占虎;呂計瑞;成曉青;甘洋洋;郭海鵬;陸平;王旭陽;王光輝
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種高水壓多道盾尾刷動態密封失效涌水潰土實驗平臺和方法。該裝置包括：反力架、密封裝置、動態滑移裝置、固定鋼板、壓力傳感器、電缸或油缸和油脂土水漿液加壓系統；利用固定鋼板連接密封裝置與反力架的橫梁，壓力傳感器與電缸或油缸連接，用于監測電缸或油缸推桿的頂推力；動態滑移裝置通過前端連接反力架的電缸或油缸，實現水平移動模擬盾構機掘進時管片與盾尾刷之間的相對滑動；密封裝置用于密封油脂土水漿液加壓系統中的油脂注入口和漿料注入口，以形成盾尾所處的真實環境狀態。本發明可以模擬真實環境下盾尾密封失效的過程，進而得出盾尾密封失效的原因與注漿壓力、油脂壓力、水土壓力及盾尾刷壓縮量之間的關系。

技術領域

本發明涉及盾構技術領域，尤其涉及一種高水壓多道盾尾刷動態密封失效涌水潰土實驗平臺和方法。

背景技術

隨著我國交通基礎設施建設的不斷發展，公路、鐵路、地鐵隧道的建設里程不斷增加，盾構機的使用亦是越來越頻繁，特別是近年來我國城市地下空間逐漸走向深層地下空間，盾構隧道逐漸趨向于高水壓和深埋環境，盾尾密封系統不斷遭遇挑戰。

在現有的盾構施工的過程中，盾尾密封時常會發生密封效果不佳甚至密封失效的危險，導致涌水潰土、隧道坍塌的嚴重災害，高水壓深層空間的盾尾密封問題會更加嚴峻。

目前，現有技術中的盾尾密封試驗裝置的缺點包括：無法考慮多道盾尾刷的逐級密封條件，無法實現多道盾尾刷的動態密封，難以觀測連續失效涌水潰土全過程。

發明內容

本發明的實施例提供了一種高水壓多道盾尾刷動態密封失效涌水潰土實驗平臺和方法，以實現有效地模擬真實環境下盾尾密封失效的過程。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

根據本發明的一個方面，提供了一種高水壓多道盾尾刷動態密封失效涌水潰土實驗平臺，包括：反力架、密封裝置、動態滑移裝置、固定鋼板、壓力傳感器、電缸或油缸和油脂土水漿液加壓系統；

利用所述固定鋼板連接所述密封裝置與所述反力架的橫梁，所述壓力傳感器與電缸或油缸連接，用于監測電缸或油缸推桿的頂推力；

所述動態滑移裝置通過前端連接反力架的電缸或油缸，實現水平移動模擬盾構機掘進時管片與盾尾刷之間的相對滑動；

所述密封裝置用于密封油脂土水漿液加壓系統中的油脂注入口和漿料注入口，以形成盾尾所處的真實環境狀態。

優選地，所述實驗平臺還包括監測控制系統，該監測控制系統與電缸或油缸、油脂土水漿液加壓系統以及壓力傳感器通過有線方式連接，通過監測控制系統控制電缸或油缸、油脂土水漿液加壓系統以及壓力傳感器的運作。

優選地，所述密封裝置包括三道以上盾尾刷、后蓋板、頂部鋼板、底部擠壓板、有機玻璃板、長鋼板和盾尾刷，所述盾尾刷通過螺栓連接頂部鋼板，所述后蓋板通過螺栓與上下左右側長鋼板或有機玻璃板連接，所述電缸或油缸的推桿前端用球形鉸接的形式連接底部擠壓板。

優選地，所述密封裝置的底部擠壓板與四部4電缸或油缸的推桿頂部設置成球形鉸接形式，4電缸或油缸的推桿頂推擠壓板并且擠壓盾尾刷，模擬拼裝管片擠壓盾尾刷，通過下部四部4電缸或油缸不同的推進距離，模擬盾構調姿時盾尾刷的偏壓狀態。

優選地，所述動態滑移裝置包括移動結構和固定在反力架上的水平傳力電缸或油缸，實現盾構掘進時盾尾刷與管片之間的相對移動，為密封裝置的底部擠壓板與盾尾刷之間增加金屬或混凝土板材。

優選地，在所述動態滑移裝置上設定不同的粗糙表面。

優選地，通過球鉸實現電缸或油缸的推桿與底部擠壓板之間的轉動連接。

優選地，所述油脂注入口、漿料注入口、水土注入口和氮氣輸入口分別用于油脂、漿液、水土和氮氣的注入。