[發明專利]一種盾尾水力擊穿實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202210332467.0
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114813412A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 金大龍;袁大軍;姚占虎;成曉青;勾常春;甘洋洋;郭海鵬
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種盾尾水力擊穿實驗裝置及方法。該裝置包括：將盾尾刷通過螺栓與鋼板容器連接，高壓氮氣瓶與鋼板容器通過輸氣管路連接，電缸固定在反力架上的鋼板上，電缸的電動推桿前端與壓力傳感器、顯示器和鋼板固定連接；通過高壓氮氣瓶上的壓力控制閥向鋼板容器內輸入氮氣，通過氮氣對鋼板容器內的水土、漿液和密封油脂加壓，擠壓盾尾刷，電缸電動推桿的頂出距離控制所述盾尾刷的壓緊量，顯示器顯示壓力傳感器測量出的盾尾刷的壓緊力，通過有機玻璃觀察盾尾刷底部的油脂、水土、漿液的滲漏噴涌現象發展過程。本發明可以模擬實際工作狀態下盾尾密封的工作狀態，進行盾尾刷不同壓緊量下的盾尾滲漏噴涌擴展時臨界油脂壓力的測定。

技術領域

本發明涉及盾構技術領域，尤其涉及一種盾尾水力擊穿實驗裝置及方法。

背景技術

盾構法施工以其安全、高效的特點，已成為當今城市地鐵隧道工程中一種主要的施工方法。盾尾密封系統作為盾構機最為重要的密封系統之一，是保證盾構施工順利進行的重要組成部分，而盾尾刷的性能高低直接決定盾尾密封系統的安全性。

由于盾尾刷的循環拉壓下的疲勞和隨著盾構掘進距離的增加造成盾尾刷的磨損，使得盾尾容易發生油脂、漿液和土水的滲漏噴涌現象，影響盾構施工安全、質量和進度。目前，現有技術實際工程中出現盾尾泄露的情況，往往通過增大油脂注入量，更換盾尾刷的措施進行補救，行業內還沒有切實有效的模擬真實施工條件的盾尾滲漏噴涌的擴展試驗，無法對盾尾刷密封失效提供針對性的建議。

目前，現有技術關于盾尾刷性能的試驗研究大多局限于僅對盾尾刷進行的磨損試驗和疲勞試驗，未考慮油脂、漿液、土水多相作用下盾尾刷的力學性能試驗。

發明內容

本發明的實施例提供了一種盾尾水力擊穿實驗裝置及方法，以實現真實地模擬盾構掘進過程中盾尾密封失效的擴展機理。

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，提供了一種盾尾水力擊穿實驗裝置，包括：高壓氮氣瓶、鋼板容器、輸氣管路、反力架、有機玻璃、壓力傳感器、顯示器、盾尾刷和電缸；

所述盾尾刷通過螺栓與所述鋼板容器連接，所述高壓氮氣瓶與所述鋼板容器通過輸氣管路連接，所述電缸固定在反力架上的鋼板上，所述電缸的電動推桿前端與壓力傳感器、顯示器和擠壓盾尾刷的鋼板固定連接；

通過所述高壓氮氣瓶上的壓力控制閥向鋼板容器內輸入氮氣，通過氮氣對鋼板容器內的水土、漿液和密封油脂加壓，擠壓盾尾刷，所述電缸電動推桿的頂出距離控制所述盾尾刷的壓緊量，所述壓力傳感器測量盾尾刷的壓緊力，顯示器顯示壓力傳感器測量出的盾尾刷的壓緊力；

通過有機玻璃觀察盾尾刷底部的油脂、水土、漿液的滲漏噴涌現象發展過程。

優選地，在鋼板容器的下方設置接收槽，通過接收槽接收試驗過程中鋼板容器中滲漏出的油脂和漿液，所述鋼板容器頂部的蓋板開兩個孔連接輸氣管路和氣壓表，通過氣壓表記錄鋼板容器內的壓力值。

優選地，所述反力架的組成包括兩個門式剛架通過縱向的三塊鋼板連接，所述反力架與所述鋼板容器之間通過四塊截面尺寸相等的鋼板連接，所述鋼板的兩端均通過螺栓分別與反力架立柱和鋼板容器連接。

優選地，所述鋼板容器包括三面鋼板與一面有機玻璃板，鋼板容器的前側板為有機玻璃板，左側鋼板為上下兩塊短鋼板通過彎折部分的螺栓連接，右側鋼板的左右兩面用螺栓分別與反力架和盾尾刷連接，所述鋼板容器的左側下部的短鋼板連接電缸推桿，上部鋼板待下部鋼板移動結束后再通過螺栓固定于下部鋼板。

優選地，所述電缸通過螺栓固定在反力架左側的第三塊鋼板上，所述鋼板容器左側下部短鋼板與壓力傳感器、電缸及反力架構成固定體系，該固定體系在電缸推桿的移動方向前后移動。