CN108318350B - 一种盾构土仓流动渣土性状智能化测评方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种盾构土仓流动渣土性状测评方法，在盾构土仓内设置辅助装置，感测该辅助装置在不同的流动渣土性状下所受的阻抗扭矩变化规律，并以此建立扭矩变化规律与流动渣土性状的关系；进行实际测评时，感测该辅助装置所受的阻抗扭矩；通过扭矩的幅值和变化量规律来确定盾构土仓内运动渣土性状，若扭矩的幅值和变化量均较小，则判定运动渣土呈理想流塑状态。一种盾构土仓流动渣土性状智能化测评装置，由剪切板机械部分、保护罩部分、剪切扭矩测试部分和驱动部分等四部分组成。本发明能实时测试出土仓关键区域的渣土性态，对不良性态的渣土通过就近的渣土改良孔改善特性，从而实时保持土仓内理想的渣土性态，最终保障了盾构开挖面动态平衡。
Description
技术领域
本发明属于盾构装备制造领域，涉及盾构智能化装备，尤其是渣土性状测评装置。
背景技术
盾构掘进施工变形由掘进面、曲线盾体超挖和盾尾地层损失三部分组成。超挖可以通过控制下穿区的隧道线型和土层预加固得以克服，盾构地层损失已从材料领域研发出塑形浆体精准补偿地层损失，掘进面平衡传统上通过在开挖面施加与前方静止水土压力相近似平衡的支撑压力来控制，实测出的开挖面实际水平支撑压力分布多为矩形或类似矩形，不能完全适应地层水平向压力直角梯形式的分布模式，故传统开挖面平衡控制对一般工程能满足要求，但对于下穿铁路引发的变形不能忽略。
要实现盾构开挖面动态平衡，开挖面水平向压力分布的感知和调控是核心，通过研究表明，影响开挖面压力分布的要素中土仓内渣土理想性态的实时保持是关键，换言之，若渣土性态不佳，即使严格控制盾构施工参数也很难实现水平向支撑压力分布满足要求。
当前业界对盾构土仓内运动渣土性状测定主要依靠塌落筒法，即将盾构掘削系统中螺旋输送机排出的渣土运送到地面弃土坑后，取土样填入塌落筒后，通过竖直向上提升塌落筒，土样在大气环境及自重作用下的塌落程度来反馈渣土的屈服应力状态，以此来定性判别渣土的流塑性，近年来模拟土仓围压环境的竖向十字剪切板装置也被设计出来测试渣土的性状，其基本做法是将地面弃土坑中的渣土填入密闭的容器，并可以通过加气压或挤压作用，稳定渣土的围压状态，再通过竖向十字板剪切土样所获得的扭矩随时间的变化规律来推算渣土的关键性状。
现有土仓渣土性态的测评方法一方面无法针对渣土在土仓内运动过程中的性态来开展测试，另一方面即使从塌落度筒法过渡到竖向十字板剪切装置法，对盾构土仓实际复杂环境，如刀盘和螺旋输送机两个动边界的影响，也难以模拟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向土仓实际环境的、能以物理接触方式实时测试土仓内运动渣土性状的装置，具体而言，该装置通过剪切板板头和土仓内渣土接触作用，借助动态扭矩传感器反馈扭矩出剪切板头所受的阻抗扭矩变化规律，并建立出扭矩变化规律和流动渣土性状的关系，该装置能实时测试出土仓关键区域的渣土性态，对不良性态的渣土通过就近的渣土改良孔改善特性，从而实时保持土仓内理想的渣土性态，最终保障了盾构开挖面动态平衡。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种盾构土仓流动渣土性状测评方法，在盾构土仓内需要进行测评的区域设置辅助装置，在土仓内装入渣土，该辅助装置与土仓内渣土接触作用，感测该辅助装置在不同的流动渣土性状下所受的阻抗扭矩变化规律，并以此建立扭矩变化规律与流动渣土性状的关系；
对具体工程项目的盾构土仓流动渣土进行实际测评时，感测该辅助装置所受的阻抗扭矩；
通过扭矩的幅值和变化量规律来确定盾构土仓内运动渣土性状，若扭矩的幅值和变化量均较小，则判定运动渣土呈理想流塑状态。
进一步，优选的，所述辅助装置采用剪切板头。
优选的，采用动态扭矩传感器感测反馈所述辅助装置所受的阻抗扭矩。
实现上述方法的装置，包括剪切板装置部分、保护罩部分、剪切扭矩测试部分和驱动部分；其中，通过驱动部分控制剪切板的转速；通过剪切扭矩测试部分测试剪切板所受的扭矩值；通过剪切板机械部分保障剪切板始终与电机保持同轴等速旋转；通过保护罩部分实现防水、防尘及防外部冲击。
进一步，优选的，所述剪切板装置部分始终与驱动部分保持同轴等速旋转，依靠辅助装置限制剪切板主轴、剪切扭矩测试部分转轴、驱动部分转轴确保同一连线上的多根转轴等速旋转。
优选的，所述剪切板装置部分所包括的剪切板头采用单翼式结构，板头形状为矩形，矩形板一端与轴连接，以此确保剪切板头后部主轴水平旋转时，剪切板头区域始终与运动渣土密切接触不脱空。
优选的，所述剪切板装置部分始终与驱动部分保持同轴等速旋转，依靠唇形密封、前后两个轴承的支撑作用限制剪切板主轴、动态扭矩传感器上部与端盖的固定限制扭矩传感器内转轴，以及通过依靠减速电机与后壳的固定限制电机转轴；再通过轴联器的传力作用，确保同一连线上的多根转轴等速旋转。
优选的，所述驱动部分包括伺服电机、减速电机和参数控制平台，所述剪切扭矩测试部分包括动态扭矩传感器和动应变仪，所述保护罩部分包括前壳、后壳及端盖，所述剪切板装置部分包括剪切板头和主轴；
优选的，伺服电机、减速电机与动态扭矩传感器转轴的一端相连接，动态扭矩传感器转轴的另一端与主轴的一端相连接，剪切板头固定于连接轴的一端，连接轴的另一端轴向插入主轴的另一端中，以此实现剪切板头、伺服电机及减速电机的转轴、动态扭矩传感器的转轴等速旋转；
优选的，前壳、后壳及端盖相互配合将动态扭矩传感器、主轴包围在内加以保护；
优选的，在主轴上间隔设置第一轴承和第二轴承以协助抑制剪切板除绕转轴旋转的其它自由度。
优选的，剪切板头呈矩形，设置唇形密封介于前壳的内壁和主轴的外壁之间，用于阻挡土仓内渣土和水介质侵入，剪切板头和主轴之间通过螺纹连接形成剪切板装置；为确保所述剪切板装置与减速电机、伺服电机同轴旋转，通过间隔设置的第一轴承和第二轴承以协助抑制剪切板除绕转轴旋转的其它自由度，同时依靠前联轴器和后联轴器的约束作用，保障剪切板装置、电机转轴、动态扭矩传感器转轴等速旋转；前联轴器与后联轴器的轴之间通过径向顶丝来箍紧联轴器，通过轴向钉丝楔入转轴内，从而确保前联轴器与后联轴器与主轴、扭矩传感器的转轴和电机的转轴同时连接为一个整体，动态扭矩传感器自身与端盖通过螺丝进行固定连接，同时端盖、前壳和后壳也通过螺丝连接成一个整体，保护在其内侧的装置，剪切板装置受到土仓渣土阻力后，通过动态扭矩传感器的探测反馈出阻抗扭矩的实时变化规律，并供与其连接的动态应变仪采集。
前壳采用圆筒型结构；优选的，后壳圆弧面一侧沿主轴方向削减掉一部分，使得后壳在侧部形成一个开口结构，以利于联轴器、后联轴器、动扭矩传感器能通过所述开口结构的空间塞入后壳中并用顶丝连接后，通过端盖对所述开口结构进行封堵；优选的，动扭矩传感器与后壳或端盖连接，能起到固定作用即可。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明以转轴水平式旋转剪切渣土的理念为导向，保障了装置能从场地条件较为有利的土仓隔板关键位置开孔并使剪切板头与土仓内运动渣土实时接触，同时水平向旋转剪切也较为符合渣土收刀盘和搅拌系统机械作用绕盾构掘进轴线旋转的主方向；同时水平旋转的转轴头部的剪切板头设计成单翼式，能保障剪切板头机械区域内无脱空区；并通过轴承、密封圈、联轴器、螺栓等组合作用，实现剪切板始终与电机保持同轴等速旋转的基础上，通过动态扭矩传感器实时测定剪切板头与渣土接触过程中，所受的阻抗扭矩变化规律。
本发明首次在室内试验中实时地判定出盾构土仓内关键区域运动渣土是否处于流塑性状态，为精准化的土体改良和开进一步的盾构开挖面平衡控制提供了依据。基于此试验装置，可进一步提出完整的盾构智能化掘削技术，反馈和应用到现场施工，更好地保证施工安全。
本发明能在第一时间感知评估出盾构土仓内渣土的不良状态，一方面有利于减少因为迟滞判定而导致的盾构机械寿命降低、周边地层变形过度，另一方面有助于指导土体改良方式和具体措施。
附图说明
图1为本发明实施例盾构土仓流动渣土性状智能化测评装置示意图。
附图标注：
1剪切板头；1-1连接轴；2唇形密封；3前壳；
4后壳；5端盖；6-1第一轴承，6-2第二轴承；
7主轴；8前联轴器；9后联轴器；
10动扭矩传感器；11减速电机；12伺服电机。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
本发明盾构土仓流动渣土性状智能化测评方法是通过水平方向旋转的剪切板与运动渣土相互作用并测量相关扭矩值，所测试出的扭矩值的组成部分含：(1)剪切板板头与板头边缘渣土的剪切扭矩；(2)剪切板板头面与周边渣土的挤压扭矩；(3)剪切板轴外缘与渣土的剪切扭矩，其中如果运动渣土的剪切强度较小(理想状态下运动渣土剪切强度较小)，则测试出的扭矩贡献以(2)为主，基于此，本发明从理念上认为，渣土是否为理想状态，有两层要求，即：土体受盾构掘进系统剪切搅拌后不同时刻土仓内同一位置的运动渣土性质是否稳定、同时运动渣土的剪切强度要处于较小的状态(流塑状态)，本发明剪切装置一旦与较为理想的渣土作用，动态扭矩传感器采集到的主要为剪切板板头面与周边渣土的挤压扭矩，由于理想渣土较“软”，故扭矩的幅值不大，而之所以出现变化量，是由于单翼剪切板的板头在空间上是360度旋转，一旦板头处于水平要往上转的位置，则抵抗扭矩中还要考虑此时剪切板板头面上部一定区域的渣土自重，故会存在波动，但由于板头面本身不大，故变化值也不大的。本发明剪切装置一旦与非理想的渣土作用，如渣土性质不均值，渣土“过硬”或“过软”，不均值则扭矩变化量的波动较大且部分时刻的值较大，“过硬”则幅值较大，“过软”则扭矩的幅值接近于0且变化规律均衡。故通过判定扭矩幅值和变化规律能判定出渣土是否处于理想状态，一旦有往不理想的状态变化，则通过常规的土体改良进行抑制。
解决问题的核心就是判定出什么状态下是相对理想的，以及何时开始往非理想状态变化了，土体改良是比较成熟的技术，只要能判定，就能实时改良，也能实时停止改良。
一种盾构土仓流动渣土性状智能化测评装置，该装置包括剪切板装置部分、保护罩部分、剪切扭矩测试部分和驱动部分，剪切板机械部分含剪切板头、唇形密封、主轴、轴承、前联轴器、后联轴器，保护罩部分含前壳、后壳和端盖，剪切扭矩测试部分含动态扭矩传感器和动应变仪，驱动部分含伺服电机、减速电机和参数控制平台，装置的前壳能与盾构土仓隔板连接，剪切板头能伸入土仓内，通过参数控制平台设定转速，并在伺服电机和减速电机的联合作用实现设定的转速，再通过前、后两个联轴器的接力传力作用带动扭矩传感器轴和剪切板板头和主轴旋转，剪切板头与土仓内运动渣土接触所反馈的阻抗扭矩由动扭矩传感器测定，并由动应变仪采集获得，通过扭矩的幅值和变化量能判断盾构土仓内运动渣土的性状优劣。
剪切板装置部分含相互配合的剪切板头、唇形密封、主轴、轴承、前联轴器、后联轴器；保护罩部分含前壳、后壳和端盖，剪切扭矩测试部分含动态扭矩传感器和动应变仪，驱动部分含伺服电机、减速电机和参数控制平台。
图1所示为盾构土仓流动渣土性状智能化测评装置的一个实施例。
伺服电机12、减速电机11与动态扭矩传感器10转轴的一端相连接，动态扭矩传感器10转轴的另一端与主轴7的一端相连接，剪切板头1固定于连接轴1-1的一端，连接轴1-1的另一端轴向插入主轴7的另一端中，以此实现剪切板头1、伺服电机12及减速电机11的转轴、动态扭矩传感器10的转轴等速旋转；
前壳3和后壳4相互配合将动态扭矩传感器10、主轴7包围在内加以保护。
前壳3在几何特征上可采用圆筒型结构，前联轴器8、后联轴器9、动扭矩传感器10均设置在后壳4内，且前联轴器8、后联轴器9、动扭矩传感器10之间的连接需要通过顶丝连接，即需要为拧螺丝提供物理空间，出于前述两点实际需要，从后壳4与减速电机11的连接圆口塞入前述三件构件存在困难，故对同样是圆筒型结构的后壳4圆弧面一侧沿主轴方向削减掉一部分，使得后壳4在侧部也形成一个开口结构，以利于联轴器8、后联轴器9、动扭矩传感器10能通过所述开口结构的空间塞入后壳4中。等前联轴器8、后联轴器9、动扭矩传感器10均置入后壳4并用顶丝连接后，通过端盖5对所述开口结构进行封堵；动扭矩传感器10与后壳4或端盖5连接，能起到固定作用即可。
剪切板头1采用不锈钢制成，呈长方体，固定连接例如焊接于连接轴1-1上，唇形密封2介于前壳3的内壁和主轴7的外壁之间，用于阻挡土仓内渣土和水介质侵入，剪切板头1和主轴7之间通过螺纹连接形成剪切板装置(二合一之后称为“剪切板装置”)，为确保剪切板装置与减速电机11、伺服电机12同轴旋转，通过在主轴7上设置间隔相对较远的第一轴承6-1和第二轴承6-2来协助抑制剪切板除绕转轴旋转的其它自由度，所述“间隔相对较远”的原因在于：轴承环箍住转轴对转轴具有约束作用，不过当仅设置一个轴承时，转轴在转动时有可能会出现晃动，而设置两根轴承则能够联合起约束作用，能限制转轴的绕轴晃动，且两个轴承之间的距离越远，限制晃动的效果越明显；同时依靠前联轴器8和后联轴器9的约束作用，保障剪切板装置、电机转轴、动态扭矩传感器10转轴等速旋转；联轴器(包括前联轴器8与后联轴器9)的轴之间通过径向顶丝来箍紧联轴器，通过轴向钉丝楔入转轴内，从而确保联轴器(包括前联轴器8与后联轴器9)与主轴7、扭矩传感器的转轴和电机的转轴同时连接为一个整体，动态扭矩传感器10自身与端盖5通过螺丝进行固定连接，同时端盖5、前壳3和后壳4也通过螺丝连接成一个整体，保护在其内侧的装置，剪切板头1受到土仓渣土阻力后，通过动态扭矩传感器10的探测反馈出阻抗扭矩的实时变化规律，并被商用的动态应变仪(简明起见，图中未画出)采集到。
综上所述，盾构土仓流动渣土性状智能化测评装置经试制试用被证明效果良好，实践证明具有如下长足之处：
1)结构简单、安装及拆卸方便；
2)盾构土仓内渣土性状实时可测；
3)能与渣土改良技术联合使用，实时精准调控土仓内渣土的性状
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种盾构土仓流动渣土性状测评方法，其特征在于：
在盾构土仓内设置辅助装置，在土仓内装入渣土，该辅助装置与土仓内渣土接触作用，采用动态扭矩传感器感测反馈所述辅助装置所受的阻抗扭矩，感测该辅助装置在不同的流动渣土性状下所受的阻抗扭矩变化规律，并以此建立扭矩变化规律与流动渣土性状的关系；
对具体工程项目的盾构土仓流动渣土进行实际测评时，感测该辅助装置所受的阻抗扭矩；
通过扭矩的幅值和变化量规律来确定盾构土仓内运动渣土性状，若扭矩的幅值和变化量均较小，则判定运动渣土呈理想流塑状态；
辅助装置包括剪切板装置部分、保护罩部分、剪切扭矩测试部分和驱动部分；其中，通过驱动部分控制剪切板的转速；通过剪切扭矩测试部分测试剪切板所受的扭矩值；通过剪切板机械部分保障剪切板始终与电机保持同轴等速旋转；通过保护罩部分实现防水、防尘及防外部冲击；
所述驱动部分包括伺服电机(12)、减速电机(11)和参数控制平台，所述剪切扭矩测试部分包括动态扭矩传感器(10)和动应变仪，所述保护罩部分包括前壳(3)、后壳(4)及端盖(5)，所述剪切板装置部分包括剪切板头(1)和主轴(7)；
其中，伺服电机(12)、减速电机(11)与动态扭矩传感器(10)转轴的一端相连接，动态扭矩传感器(10)转轴的另一端与主轴(7)的一端相连接，剪切板头(1)固定于连接轴(1-1)的一端，连接轴(1-1)的另一端轴向插入主轴(7)的另一端中，以此实现剪切板头(1)、伺服电机(12)及减速电机(11)的转轴、动态扭矩传感器(10)的转轴等速旋转；
前壳(3)、后壳(4)及端盖(5)相互配合将动态扭矩传感器(10)、主轴(7)包围在内加以保护；
在主轴(7)上间隔设置第一轴承(6-1)和第二轴承(6-2)以协助抑制剪切板除绕转轴旋转的其它自由度；
剪切板头(1)呈矩形，设置唇形密封(2)介于前壳(3)的内壁和主轴(7)的外壁之间，用于阻挡土仓内渣土和水介质侵入，剪切板头(1)和主轴(7)之间通过螺纹连接形成剪切板装置；为确保所述剪切板装置与减速电机(11)、伺服电机(12)同轴旋转，通过间隔设置的第一轴承(6-1)和第二轴承(6-2)以协助抑制剪切板除绕转轴旋转的其它自由度，同时依靠前联轴器(8)和后联轴器(9)的约束作用，保障剪切板装置、电机转轴、动态扭矩传感器(10)转轴等速旋转；前联轴器(8)与后联轴器(9)的轴之间通过径向顶丝来箍紧联轴器，通过轴向钉丝楔入转轴内，从而确保前联轴器(8)与后联轴器(9)与主轴(7)、扭矩传感器的转轴和电机的转轴同时连接为一个整体，动态扭矩传感器(10)自身与端盖(5)通过螺丝进行固定连接，同时端盖(5)、前壳(3)和后壳(4)也通过螺丝连接成一个整体，保护在其内侧的装置，剪切板装置受到土仓渣土阻力后，通过动态扭矩传感器(10)的探测反馈出阻抗扭矩的实时变化规律，并供与其连接的动态应变仪采集。
2.根据权利要求1所述的盾构土仓流动渣土性状测评方法，其特征在于：所述辅助装置采用剪切板头。
3.根据权利要求1所述的盾构土仓流动渣土性状测评方法，其特征在于：所述剪切板装置部分始终与驱动部分保持同轴等速旋转，依靠辅助装置限制剪切板主轴、剪切扭矩测试部分转轴、驱动部分转轴确保同一连线上的多根转轴等速旋转。
4.根据权利要求1所述的盾构土仓流动渣土性状测评方法，其特征在于：所述剪切板装置部分始终与驱动部分保持同轴等速旋转，依靠唇形密封、前后两个轴承的支撑作用限制剪切板主轴、动态扭矩传感器上部与端盖的固定限制扭矩传感器内转轴，以及通过依靠减速电机与后壳的固定限制电机转轴；再通过轴联器的传力作用，确保同一连线上的多根转轴等速旋转。
5.根据权利要求1所述的盾构土仓流动渣土性状测评方法，其特征在于：前壳(3)采用圆筒型结构；后壳(4)圆弧面一侧沿主轴方向削减掉一部分，使得后壳(4)在侧部形成一个开口结构，以利于联轴器(8)、后联轴器(9)、动扭矩传感器(10)能通过所述开口结构的空间塞入后壳(4)中并用顶丝连接后，通过端盖(5)对所述开口结构进行封堵；动扭矩传感器(10)与后壳(4)或端盖(5)连接，能起到固定作用即可。
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112412477B (zh) * | 2021-01-25 | 2021-04-23 | 北京交通大学 | 一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台 |
| CN113218699B (zh) * | 2021-03-30 | 2022-11-18 | 大唐黑龙江发电有限公司哈尔滨第一热电厂 | 一种火车沟煤流采样系统及方法 |
| CN116481590A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-07-25 | 北京交通大学 | 一种盾构搭载渣土智能检测机器人及其检测方法 |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4480481A (en) * | 1983-02-22 | 1984-11-06 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Means and method for soil testing |
| US4649741A (en) * | 1985-08-22 | 1987-03-17 | Geomatic | Insitu soil shear measurement apparatus |
| JP2003097181A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Daiho Constr Co Ltd | 泥土の塑性流動化測定方法およびその塑性流動化測定装置を備えたシールド機 |
| CN101285386A (zh) * | 2008-05-09 | 2008-10-15 | 清华大学 | 一种用于盾构掘进模拟的扭矩和力加载装置 |
| CN101440709A (zh) * | 2008-12-12 | 2009-05-27 | 天津大学 | 土压平衡盾构机刀盘中心渣土搅拌装置 |
| CN102305844A (zh) * | 2011-05-24 | 2012-01-04 | 北京工业大学 | 一种土压平衡盾构施工土体改良试验的土压舱模型装置 |
| CN102445395A (zh) * | 2011-10-10 | 2012-05-09 | 沈阳重型机械集团有限责任公司 | 盾构法隧道施工渣土改良实验装置 |
| CN104777042A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-15 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 可搭载潜器的深海沉积物土工力学原位测试仪 |
| CN104832167A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-08-12 | 上海城建市政工程（集团）有限公司 | 盾构地层适应性测试方法 |
| KR20160067660A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 부경대학교 산학협력단 | 물흐름 특성을 고려한 베인 타입 레오메타 및 이를 이용한 시료의 유변물성 획득방법 |
| CN105675409A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-15 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一体式岩体结构面直剪仪及直剪试验方法 |
| CN105823691A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-08-03 | 中南大学 | 一种不排水抗剪强度室内联合测定仪及其使用方法 |
| CN105954149A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-09-21 | 同济大学 | 一种颗粒土体剪切流动试验系统 |
| CN106669505A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-17 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种渣土改良实验搅拌装置 |
| CN107063894A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-18 | 中国水利水电科学研究院 | 剪切试验装置及利用所述装置进行剪切试验的方法 |
| CN207123443U (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-20 | 同济大学 | 一种盾构土仓流动渣土性状测评装置 |
-
2017
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Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4480481A (en) * | 1983-02-22 | 1984-11-06 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Means and method for soil testing |
| US4649741A (en) * | 1985-08-22 | 1987-03-17 | Geomatic | Insitu soil shear measurement apparatus |
| JP2003097181A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Daiho Constr Co Ltd | 泥土の塑性流動化測定方法およびその塑性流動化測定装置を備えたシールド機 |
| CN101285386A (zh) * | 2008-05-09 | 2008-10-15 | 清华大学 | 一种用于盾构掘进模拟的扭矩和力加载装置 |
| CN101440709A (zh) * | 2008-12-12 | 2009-05-27 | 天津大学 | 土压平衡盾构机刀盘中心渣土搅拌装置 |
| CN102305844A (zh) * | 2011-05-24 | 2012-01-04 | 北京工业大学 | 一种土压平衡盾构施工土体改良试验的土压舱模型装置 |
| CN102445395A (zh) * | 2011-10-10 | 2012-05-09 | 沈阳重型机械集团有限责任公司 | 盾构法隧道施工渣土改良实验装置 |
| KR20160067660A (ko) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 부경대학교 산학협력단 | 물흐름 특성을 고려한 베인 타입 레오메타 및 이를 이용한 시료의 유변물성 획득방법 |
| CN104777042A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-15 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 可搭载潜器的深海沉积物土工力学原位测试仪 |
| CN104832167A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-08-12 | 上海城建市政工程（集团）有限公司 | 盾构地层适应性测试方法 |
| CN105823691A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-08-03 | 中南大学 | 一种不排水抗剪强度室内联合测定仪及其使用方法 |
| CN105675409A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-06-15 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一体式岩体结构面直剪仪及直剪试验方法 |
| CN105954149A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-09-21 | 同济大学 | 一种颗粒土体剪切流动试验系统 |
| CN106669505A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-17 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种渣土改良实验搅拌装置 |
| CN107063894A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-18 | 中国水利水电科学研究院 | 剪切试验装置及利用所述装置进行剪切试验的方法 |
| CN207123443U (zh) * | 2017-10-20 | 2018-03-20 | 同济大学 | 一种盾构土仓流动渣土性状测评装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 土压平衡盾构法隧道施工渣土改良指标探讨;邹超;;甘肃科技(02);第87-90页 * |
| 盾构刀盘驱动扭矩计算模型及实验研究;邢彤;龚国芳;杨华勇;;浙江大学学报(工学版)(10);全文 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108318350A (zh) | 2018-07-24 |
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