[實用新型]一種可在離心機上模擬盾構隧道施工的模型裝置

有效

• 申請號: 202220245751.X
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN217300580U
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 張天奇;王瑞坤;鄭剛;任林專;雷亞偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D9/06;E21D9/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種可在離心機上模擬盾構隧道施工的模型裝置，包括框架和模型盾構機，在所述框架的前端設有模型箱(17)，所述模型箱(17)的后側壁上設有開孔(16)，其特征在于：

在框架的后部設有一個豎立的隔板(4)，所述模型盾構機包括同軸設置的盾殼(12)和模型隧道襯砌(10)，所述模型隧道襯砌(10)的尾部與所述隔板(4)之間采用螺栓連接；所述盾殼(12)和模型隧道襯砌(10)內設有盾構切削系統和出渣系統；在所述框架的底部設有盾構頂推系統；

所述盾構切削系統包括盾構切削電機(3)、傳動軸(2)和刀盤(1)，所述盾構切削電機(3)固定在所述隔板(4)上，所述傳動軸(2)的一端與所述盾構切削電機(3)的輸出端相連，所述傳動軸(2)的另一端至所述模型隧道襯砌(10)的前端，所述刀盤(1)安裝在所述傳動軸(2)的另一端；所述盾構切削電機(3)提供扭矩，通過所述傳動軸(2)帶動所述刀盤(1)旋轉，實現所述模型盾構機對所述模型箱(17)內土體的開挖；

所述盾構頂推系統包括盾構頂推電機(7)和頂進絲杠(5)；所述盾構頂推電機(7)安裝在所述框架后端的底部，所述頂進絲杠(5)設置在所述框架的底部，所述頂進絲杠(5)的一端與所述盾構頂推電機(7)的輸出端相連，所述頂進絲杠(5)的另一端至所述模型箱(17)的后側壁，所述隔板(4)與所述頂進絲杠(5)之間為螺紋連接，所述盾構頂推電機(7)的輸出端通過傳動機構帶動所述頂進絲杠(5)旋轉，所述頂進絲杠(5)帶動所述隔板(4)前后移動，實現所述模型盾構機對所述模型箱(17)內土體的開挖過程中的掘進；

所述出渣系統包括固定在所述傳動軸(2)上的螺旋輸送機(8)和設置在所述模型隧道襯砌(10)尾部底端的渣土排放口(9)；所述刀盤(1)和所述模型隧道襯砌(10)之間的空間構成土倉，所述螺旋輸送機(8)伸入土倉內，在所述傳動軸(2)旋轉的同時，將所述刀盤(1)切削后的土體送入螺旋輸送機(8)中，并通過所述渣土排放口(9)排出。

2.根據權利要求1所述的模型裝置，其特征在于，所述盾構頂推系統還包括設置在所述框架底部的導軌(6)，所述導軌(6)與所述頂進絲杠(5)平行，所述導軌(6)與所述頂進絲杠(5)等長；所述隔板(4)與所述導軌(6)為軸孔配合。

3.根據權利要求1所述的模型裝置，其特征在于，所述隔板(4)上預留有用于固定模型盾構機的另外的開孔；當一條盾構隧道開挖完成，將所述模型隧道襯砌(10)從所述隔板(4)上分離，再在隔板(4)上預留的另外一個開孔處重新安裝另一個模型盾構機，實現近接隧道連續開挖的模擬。

4.根據權利要求1所述的模型裝置，其特征在于，刀具組件包括先行刀(13)、切削刀(14)和魚尾中心刀(15)，所述刀盤(1)選用輻條式刀盤，所述先行刀(13)和切削刀(14)安裝在所述輻條上，所述魚尾中心刀(15)安裝在所述刀盤(1)的中心；安裝魚尾中心刀(15)。

5.根據權利要求4所述的模型裝置，其特征在于，對于軟土地層中的盾構隧道開挖，刀盤開口率為40％-75％。

6.根據權利要求1所述的模型裝置，其特征在于，在所述刀盤(1)上設置土壓力傳感器(11)以監測刀盤前方的土壓力；所述土壓力傳感器(11)選用無線傳感器。

7.根據權利要求1所述的模型裝置，其特征在于，所述盾殼(12)和所述模型隧道襯砌(10)為截面尺寸不等的同心圓，所述模型隧道襯砌(10)的直徑小于所述盾殼(12)的直徑。

8.根據權利要求1所述的模型裝置，其特征在于，所述模型箱(17)后側壁的開孔(16)處設置密封圈(18)，所述密封圈(18)的內徑與所述模型隧道襯砌(10)的外徑密封。