CN108506005A - 一种可实现刀盘压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现刀盘压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，试验开始之前先将衬砌固定在盾壳外部，使衬砌和盾壳截面保持同心。衬砌传感器嵌入衬砌内部，引线通过衬砌上设置的引线槽导出，并与数据采集仪器连接。刀盘传感器引线通过刀盘面板背面的线槽进入刀盘驱动轴，传感器引线由此引到刀盘驱动轴末端。安装完成后向模型箱内填筑配置好的土体，填筑完成后启动盾构机经进行盾构隧道开挖模拟试验。刀盘上的压力传感器采集刀盘前方的土压力和水压力，通过无线发射和接收装置实时采集。衬砌上的压力传感器监测衬砌外的土压力和水压力，数据由外部数据采集装置采集。
Description
技术领域
本发明涉及一种可实现刀盘压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，属于盾构试验技术领域。
背景技术
盾构法修建隧道具有施工速度快、噪音小、不影响地面交通，是城市修建地铁隧道建设的首选。但盾构法施工也不可避免的对周围地层和环境产生影响，开展现场试验周期长、成本高、受地层条件影响大，因此采用模型盾构机开展隧道开挖模拟试验是一种重要的研究方法。为了在实验室中更好地研究盾构掘进施工对周围环境的影响，国内外很多学者对模型盾构试验机进行了研究，如Nomoto(1999)等人研制的可进行离心试验的小型盾构机、Champan(2006)等人建立的适用于黏土的小模型盾构机、以及国内上海隧道股份有限公司(1996)研制的小盾构模拟试验台、上海隧道股份有限公司联合浙江大学、同济大学等(2004)研制的大直径模型盾构机、同济大学(2006)研制的双壳单螺旋模型盾构、北京交通大学(2007)研制的土压平衡盾构设备、何川(2013)研制的小直径泥水平衡盾构机，山东大学(2016)研制的小直径泥水平衡盾构等，这些模型盾构试验机都可以较好的模拟盾构的掘进过程，但是不能实现盾构施工中的管片支护功能，也不能实现刀盘和衬砌压力的监测。上海大学(2013)设计了一种可实现衬砌支护功能的土压平衡盾构试验装置，但该试验系统设计较为简单，与真实盾构机相差较大，且土压舱的设计仅适用于流塑性较好的软粘土，适用范围有限，但该盾构机也不能实现刀盘和衬砌压力的监测。同济大学(2013)设计了一种可以进行开挖面稳定试验研究的模型盾构机，但该盾构机不能实现顶进功能。因而设计一种既能真实模拟盾构机掘进和衬砌支护功能，又能实现刀盘和衬砌压力的监测功能的土压平衡模型盾构试验机十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供可一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，能真实模拟盾构机掘进和衬砌支护功能，又能实现刀盘和衬砌压力的监测功能。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，包括模型箱、切削系统、顶进系统、出土系统、支护系统和压力监测系统。
模型箱(1)的前、后开挖面分别设置前预留开挖孔(26)和后预留开挖孔(27)，前预留开挖孔(26)和后预留开挖孔(27)位置处安装有密封圈，前预留开挖孔(26)外侧设置浮动支撑(2)。盾壳(3)最前端与隔板(4)连接，后端与盾尾连接。切削系统包括刀盘(5)、刀盘驱动轴(6)、隔板(4)和刀盘驱动电机(7)。刀盘(5)通过刀盘驱动轴(6)与刀盘驱动电机(7)相连，刀盘驱动轴(6)安装在隔板(4)上，刀盘驱动电机(7)固定在盾尾。盾构机经过前预留开挖孔(26)进入模型箱(1)，刀盘驱动电机(7)通过刀盘驱动主轴(6)带动刀盘(5)旋转，实现对前方土体的掘削。顶进系统包括顶进电机(8)、两根顶进丝杠(9)、两根导向光轴(10)、浮动支撑(2)、两个移动滑块(11)。移动滑块(11)固定在盾壳尾部，并与顶进丝杠(9)连接。顶进电机(8)安装在反力架(13)上，顶进电机(8)通过同步带轮(12)带动顶进丝杠(9)旋转，以此带动移动滑块(11)向前移动，从而实现盾构机向前顶进。导向光轴(10)的两端分别与浮动支撑(2)和反力架(13)连接，两根导向光轴(10)与隧道纵向中心线保持平行，模型盾构机沿导向光轴(10)向前掘进。
出土系统包括螺旋出土器(14)、螺旋出土器驱动电机(15)、排土口(16)、渣土箱(17)。刀盘(5)、隔板(4)和衬砌(18)之间的空间构成土压舱(19)。螺旋出土器(14)选用轴式，进土口伸入土压舱(19)，出土口与盾构机后部的排土口(16)相连，渣土从排土口(16)排出后直接落入渣土箱(17)。
支护系统包括衬砌(18)、浮动支撑(2)和固定法兰(20)。衬砌(18)选用PE管材，内径比盾壳外径大，将衬砌(18)套在盾壳(3)外部，在隔板(4)和盾壳(3)末端处将衬砌(18)固定在盾壳外，保持盾壳(3)和衬砌(18)截面为同心圆。衬砌(18)和盾壳(3)连接处设置前拼装式套环(21)、后拼装式套环(22)，用前拼装式套环(21)、后拼装式套环(22)与衬砌(18)和盾壳(3)固定在一起，防止水、土进入衬砌(18)和盾壳(3)之间的空隙。刀盘(5)直径与衬砌(18)直径相同，开挖截面直径比衬砌(18)直径大5mm。刀盘(5)自由拆卸，开挖完成后刀盘(5)从后预留开挖孔(27)出洞，采用固定法兰(20)将衬砌(18)固定在模型箱(1)上。将刀盘(5)和前拼装式套环(21)、后拼装式套环(22)拆卸后，取将模型盾构机原路撤回，即完成模型试验中盾构隧道的开挖和支护。
刀盘压力监测系统包括压应力传感器(28)、渗压计(29)、无线发射器(30)。刀盘(5)上布置五个压应力传感器(28)和三个渗压计(29)，其中一对压应力传感器(28)和一对渗压计(29)布置在刀盘(5)的中心，其余压应力传感器(28)和渗压计(29)布置在刀盘外周。刀盘轴承(6)前部为中空结构，压应力传感器(28)、渗压计(29)的引线通过刀盘(5)背面线槽(31)进入刀盘轴承(6)内部，并与刀盘轴承(6)后部的无线发射器(30)连接。无线发射器(30)固定在刀盘轴承(6)末端。无线发射器(30)能够将压力传感器的电信号装换成无线信号发射出去，外部设置的无线接收装置再将无线信号转换成电信号，通过解调仪器将电信号转换成压力数据进行存储。
盾构机底座(23)安装重型支撑脚万向轮(24)，万向轮着地时可轻松实现盾构机的移动。模型箱(1)位置固定后，将盾构机移动至匹配位置，使支撑脚着地，通过调节支撑脚的高度使盾构机底座(23)和模型箱(1)底座保持在同一水平面上。盾构机底座(23)和模型箱(1)底座通过底座连接板(38)采用高强螺栓连接在一起。浮动支撑(2)通过浮动支撑连接板(34)与模型箱(1)连接在一起，浮动支撑连接板(34)上设置有顶进丝杠安装孔。盾构机底座(23)后方设置反力架(13)，反力架(13)和模型箱(1)之间设置有两根导向光轴(10)，模型盾构机始发后沿导向光轴(10)向前掘进。
刀盘(5)为辐板式刀盘，开口率根据模型箱内填土的类型进行设计。隔板(4)上安装土压力盒(32)，用以监测土压舱(19)内的土压力，土压力盒(32)引线通过盾壳(3)内部的导线管(35)引出。
拼装式套环包括前拼装式套环(21)和后拼装式套环(22)，前拼装式套环(21)通过螺栓固定在隔板(4)上，后拼装式套环(22)在盾尾处将盾壳(3)与与衬砌(18)连接在一起。
浮动支撑(2)的设置有导向光轴的安装孔(25)和顶进丝杠安装孔(34)，中心开挖孔安装五个轴承(33)，既能防止模型盾构机掘进方向发生偏离，同时减小掘进中的阻力。
开挖系统、顶进系统和出土系统都为独立控制。开挖系统中能够实时采集和记录刀盘的转速和扭矩，以刀盘转速为控制参量，刀盘可实现正反转功能。顶进系统中能实时采集和记录顶进速度、顶进位移和顶进力，以顶进速度作为控制参量，试验过程中能实现模型盾构机的前进、停机和后退功能。出土系统中能够实时采集和记录螺旋出土器的转速，并以此作为控制参量，螺旋出土器也能实现正反转功能。各系统参数通过控制台进行控制和监测。
压应力传感器(28)和渗压计(29)精度高、直径小，均为后出线式结构，嵌入刀盘辐板内部，感应面与辐板表面齐平，刀盘(5)和刀盘轴承(6)的引线槽内传感器的引线用胶封装在其内部。
本发明的工作过程和工作原理是：
试验开始之前先将衬砌固定在盾壳外部，使衬砌和盾壳截面保持同心。衬砌传感器嵌入衬砌内部，引线通过衬砌上设置的引线槽导出，并与数据采集仪器连接。然后安装刀盘，刀盘传感器引线通过刀盘面板背面的线槽进入刀盘驱动轴，刀盘驱动轴为中空构件，传感器引线由此引到刀盘驱动轴末端，并与无线发射器连接。安装完成后向模型箱内填筑配置好的土体，填筑完成后启动盾构机经进行盾构隧道开挖模拟试验。刀盘驱动电机通过刀盘驱动轴带动刀盘旋转，实现对前方土体的切削。顶进电机通过同步带轮带动两顶进丝杠同步旋转，以此带动移动滑块向前移动，使盾构机不断向前掘进。掘进过程中切削下来的土体进入刀盘和隔板之间的土压舱，螺旋出土器的进口伸入土压舱，出口与盾构机后部的排土口相连，启动螺旋出土器使渣土从土压舱排入渣土箱。在开挖过程中，刀盘上的压力传感器实时监测刀盘前方的土压力和水压力，通过无线发射和接收装置实时发射和采集刀盘和衬砌上的土压力和水压力数据。开挖完成后，盾构机前端从后预留开挖孔出洞，采用固定法兰将衬砌固定在模型箱上，然后将刀盘拆卸，使盾构机沿掘进路线原路撤回，将衬砌留在开挖完成的隧道内，以此实现试验盾构机的掘进和支护功能。
与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果。
(1)本土压平衡模型盾构试验机既可以模拟掘真实盾构机的开挖掘进过程，又可以模拟盾构机掘进过程中的衬砌支护功能；
(2)本土压平衡模型盾构试验机可以实时监测盾构机掘进过程中开挖面和衬砌外部的土压力和水压力；
(3)采用该模型盾构机进行试验，不仅可以进行盾构机掘进参数、盾构机掘进施工对地层及既有结构影响的研究，还可以进行新建盾构隧道施工过程中及施工完成后衬砌受力、变形的研究；
(4)本土压平衡模型盾构试验机中顶进系统采用大功率电机驱动，盾构机机身长度相同时，掘进距离是以往采用液压油缸顶进的盾构机的2倍；
(5)盾构机底座安装重型支撑脚万向轮，可以方便的实现盾构机的移动、定位和找平。
附图说明
图1是本发明所述模型盾构机三维整体视图；
图2是本发明所述模型盾构机和模型箱相对位置三维视图；
图3是本发明所述刀盘传感器布置图；
图4是本发明所述刀盘背面线槽布置图；
图5是本发明所述盾构机内部剖面视图；
图6是本发明所述衬砌三维视图；
图7是本发明所述土压舱隔板正视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体描述：
如图1～7示，本发明所述一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，包括模型箱、盾壳、切削系统、顶进系统、出土系统、支护系统和压力监测系统。
将模型箱(1)固定在试验指定位置后，使盾构机底座(23)的万向轮(24)着地，将盾构机移动至匹配位置，然后使支撑脚(24)着地，通过调节支撑脚(24)的高度使盾构机底座(23)和模型箱(1)底座保持在同一水平面上。采用高强螺栓将盾构机底座(23)和模型箱(1)连接在一起。
试验开始之前，先将刀盘(5)拆卸，采用前拼装式套环(21)、后拼装式套环(22)将衬砌(18)固定在盾壳(3)外部，使衬砌(18)和盾壳(3)截面保持同心，衬砌(18)安装完成后重新安装刀盘(5)。然后在模型箱(1)内填筑配置好的土体，用以模拟不同的围岩条件。首先启动顶进系统和切削系统，待刀盘(5)到达前预留开挖面(26)位置时开始切削土体，切削下来的土体流入土压舱(19)，土压舱(19)内建立起稳定的土压力后启动螺旋出土器(14)。盾构机掘进过程中通过调节在刀盘(5)转速、顶进速度和螺旋出土器(14)的转速，使盾构机开挖面保持稳定。掘进过程中盾构机从前预留开挖孔(26)进入模型箱(1)。刀盘驱动电机(7)通过刀盘驱动轴(6)带动刀盘(5)旋转，实现对前方土体的掘削。顶进电机(8)通过同步带轮(12)带动两顶进丝杠(9)同步旋转，以此带动移动滑块(11)向前移动，从而实现盾构机向前顶进。螺旋出土器(14)的进口伸入土压舱(19)，出口与盾构机后部的排土口(16)相连，启动螺旋出土器后，土压舱(19)内的渣土从排土口(16)排出后直接落入渣土箱(17)。在开挖过程中，刀盘(5)上的压力传感器(28、29)实时监测开挖面的土压力和水压力，通过无线发射器(30)和接收装置实时发射和采集刀盘和衬砌上的土压力和水压力数据。衬砌上的压力传感器(28、29)嵌入传感器预留孔(36)内，监测衬砌(18)外的土压力和水压力，传感器引线从衬砌(18)外部的引线槽(37)引出，直接与外部数据采集装置连接。开挖完成后，盾构机前端从后预留开挖孔(27)出洞，采用固定法兰(20)将衬砌(20)固定在模型箱(1)上，将刀盘(5)和拼装套环(21、22)拆卸，使盾构机沿掘进路线原路撤回，将衬砌(18)留在开挖完成的隧道内，以此实现试验盾构机的掘进和支护功能。
切削系统包括刀盘(5)、刀盘驱动轴(6)、隔板(4)和刀盘驱动电机(7)。刀盘(5)通过刀盘驱动轴(6)与刀盘驱动电机(7)相连，刀盘驱动轴(6)安转在隔板(4)上，刀盘驱动电机(7)固定在盾尾。刀盘驱动电机(7)通过刀盘驱动轴(6)带动刀盘(5)旋转，实现对前方土体的掘削。切削系统中可实时采集和记录刀盘的转速和扭矩，以刀盘转速为控制参量。
顶进系统包括顶进电机(8)、两根顶进丝杠(9)、两根导向光轴(10)、浮动支撑(2)、两个移动滑块(11)。移动滑块(11)固定在盾壳(3)尾部，并与顶进丝杠(9)连接。顶进电机(8)安装在反力架(13)上，顶进电机(8)通过同步带轮(12)带动顶进丝杠(9)同步旋转，以此带动移动滑块(11)向前移动，从而实现盾构机向前顶进。顶进系统中可实时采集和记录顶进速度、顶进位移和顶进力，以顶进速度作为控制参量。
出土系统包括螺旋出土器(14)、螺旋出土器驱动电机(15)、排土口(16)、渣土箱(17)。刀盘(5)和隔板(4)之间的空间构成土压舱(19)，螺旋出土器(14)选用轴式，进土口伸入土压舱(19)，出土口与盾构机后部的排土口(16)相连，渣土从排土口(16)排出后直接落入渣土箱(17)。出土系统中可实时采集和记录螺旋出土器的转速，并以此作为控制参量。
支护系统包括衬砌(18)、浮动支撑(2)和固定法兰(20)。衬砌(18)选用PE管材，内径比盾壳外径大，将衬砌(18)套在盾壳(3)外部，采用拼装套环(21、22)将衬砌固定在盾壳(3)上，保持盾壳(3)和衬砌(18)截面为同心圆。衬砌(18)和盾壳(3)连接处设置拼装式套环(21)，防止水、土进入衬砌(18)和盾壳(3)之间的空隙。刀盘(5)直径与衬砌(18)直径相同，开挖截面直径比衬砌(18)直径大5mm。刀盘(5)能够自由拆卸，开挖完成后刀盘(5)从后预留开挖孔(27)出洞，采用固定法兰(20)将衬砌(18)固定在模型箱(1)上。将刀盘(5)和拼装式套环(21、22)拆卸后，将盾构机原路撤回，即完成模型试验中盾构隧道的开挖和支护。
刀盘压力监测系统包括压应力传感器(28)、渗压计(29)、无线发射器(30)。刀盘(5)上布置五个压应力传感器(28)和三个渗压计(29)，其中1对布置在刀盘中心，其余几对布置在刀盘外周。刀盘轴承(6)前部为中空结构，刀盘传感器(28、29)的引线通过刀盘(5)背面线槽(31)进入刀盘轴承(6)内部，并与刀盘轴承(6)后部的无线发射器(30)连接。无线发射器(30)固定在刀盘轴承(6)末端。无线发射器(30)可以将压力传感器的电信号装换成无线信号发射出去，外部设置的无线接收装置再将无线信号转换成电信号，通过解调仪器将电信号转换成压力数据进行存储。
Claims (8)
1.一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：包括模型箱、切削系统、顶进系统、出土系统、支护系统和压力监测系统；
模型箱(1)的前、后开挖面分别设置前预留开挖孔(26)和后预留开挖孔(27)，前预留开挖孔(26)和后预留开挖孔(27)位置处安装有密封圈，前预留开挖孔(26)外侧设置浮动支撑(2)；盾壳(3)最前端与隔板(4)连接，后端与盾尾连接；切削系统包括刀盘(5)、刀盘驱动轴(6)、隔板(4)和刀盘驱动电机(7)；刀盘(5)通过刀盘驱动轴(6)与刀盘驱动电机(7)相连，刀盘驱动轴(6)安装在隔板(4)上，刀盘驱动电机(7)固定在盾尾；盾构机经过前预留开挖孔(26)进入模型箱(1)，刀盘驱动电机(7)通过刀盘驱动主轴(6)带动刀盘(5)旋转，实现对前方土体的掘削；顶进系统包括顶进电机(8)、两根顶进丝杠(9)、两根导向光轴(10)、浮动支撑(2)、两个移动滑块(11)；移动滑块(11)固定在盾壳尾部，并与顶进丝杠(9)连接；顶进电机(8)安装在反力架(13)上，顶进电机(8)通过同步带轮(12)带动顶进丝杠(9)旋转，以此带动移动滑块(11)向前移动，从而实现盾构机向前顶进；导向光轴(10)的两端分别与浮动支撑(2)和反力架(13)连接，两根导向光轴(10)与隧道纵向中心线保持平行，模型盾构机沿导向光轴(10)向前掘进；
出土系统包括螺旋出土器(14)、螺旋出土器驱动电机(15)、排土口(16)、渣土箱(17)；刀盘(5)、隔板(4)和衬砌(18)之间的空间构成土压舱(19)；螺旋出土器(14)选用轴式，进土口伸入土压舱(19)，出土口与盾构机后部的排土口(16)相连，渣土从排土口(16)排出后直接落入渣土箱(17)；
支护系统包括衬砌(18)、浮动支撑(2)和固定法兰(20)；衬砌(18)选用PE管材，内径比盾壳外径大，将衬砌(18)套在盾壳(3)外部，在隔板(4)和盾壳(3)末端处将衬砌(18)固定在盾壳外，保持盾壳(3)和衬砌(18)截面为同心圆；衬砌(18)和盾壳(3)连接处设置前拼装式套环(21)、后拼装式套环(22)，用前拼装式套环(21)、后拼装式套环(22)与衬砌(18)和盾壳(3)固定在一起，防止水、土进入衬砌(18)和盾壳(3)之间的空隙；刀盘(5)直径与衬砌(18)直径相同，开挖截面直径比衬砌(18)直径大5mm；刀盘(5)自由拆卸，开挖完成后刀盘(5)从后预留开挖孔(27)出洞，采用固定法兰(20)将衬砌(18)固定在模型箱(1)上；将刀盘(5)和前拼装式套环(21)、后拼装式套环(22)拆卸后，取将模型盾构机原路撤回，即完成模型试验中盾构隧道的开挖和支护；
压力监测系统包括压应力传感器(28)、渗压计(29)、无线发射器(30)；刀盘(5)上布置五个压应力传感器(28)和三个渗压计(29)，其中一对压应力传感器(28)和一对渗压计(29)布置在刀盘(5)的中心，其余压应力传感器(28)和渗压计(29)布置在刀盘外周；刀盘轴承(6)前部为中空结构，压应力传感器(28)、渗压计(29)的引线通过刀盘(5)背面线槽(31)进入刀盘轴承(6)内部，并与刀盘轴承(6)后部的无线发射器(30)连接；无线发射器(30)固定在刀盘轴承(6)末端；无线发射器(30)能够将压力传感器的电信号装换成无线信号发射出去，外部设置的无线接收装置再将无线信号转换成电信号，通过解调仪器将电信号转换成压力数据进行存储。
2.根据权利要求1所述的一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：盾构机底座(23)安装有重型支撑脚万向轮(24)，重型支撑脚万向轮(24)着地时能轻松实现盾构机的移动；模型箱(1)位置固定后，将盾构机移动至匹配位置，使支撑脚着地，通过调节支撑脚的高度使盾构机底座(23)和模型箱(1)底座保持在同一水平面上；盾构机底座(23)和模型箱(1)底座通过底座连接板(38)采用高强螺栓连接在一起；浮动支撑(2)通过浮动支撑连接板(34)与模型箱(1)连接在一起，浮动支撑连接板(34)上设置有顶进丝杠安装孔；盾构机底座(23)后方设置反力架(13)，反力架(13)和模型箱(1)之间设置有两根导向光轴(10)，模型盾构机始发后沿导向光轴(10)向前掘进。
3.根据权利要求1所述的一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：刀盘(5)为辐板式刀盘，开口率根据模型箱内填土的类型进行设计；隔板(4)上安装土压力盒(32)，用以监测土压舱(19)内的土压力，土压力盒(32)引线通过盾壳(3)内部的导线管(35)引出。
4.根据权利要求1所述的一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：拼装式套环包括前拼装式套环(21)和后拼装式套环(22)，前拼装式套环(21)通过螺栓固定在隔板(4)上，后拼装式套环(22)在盾尾处将盾壳(3)与与衬砌(18)连接在一起。
5.根据权利要求1所述的一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：浮动支撑(2)的设置有导向光轴的安装孔(25)和顶进丝杠安装孔(34)，中心开挖孔安装五个轴承(33)，既能防止模型盾构机掘进方向发生偏离，同时减小掘进中的阻力。
6.根据权利要求1所述的一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：开挖系统、顶进系统和出土系统都为独立控制；开挖系统中能够实时采集和记录刀盘的转速和扭矩，以刀盘转速为控制参量，刀盘可实现正反转功能；顶进系统中能实时采集和记录顶进速度、顶进位移和顶进力，以顶进速度作为控制参量，试验过程中能实现模型盾构机的前进、停机和后退功能；出土系统中能够实时采集和记录螺旋出土器的转速，并以此作为控制参量，螺旋出土器也能实现正反转功能；各系统参数通过控制台进行控制和监测。
7.根据权利要求1所述的一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：压应力传感器(28)和渗压计(29)精度高、直径小，均为后出线式结构，嵌入刀盘辐板内部，感应面与辐板表面齐平，刀盘(5)和刀盘轴承(6)的引线槽内传感器的引线用胶封装在其内部。
8.根据权利要求1所述的一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，其特征在于：试验开始之前先将衬砌固定在盾壳外部，使衬砌和盾壳截面保持同心；衬砌传感器嵌入衬砌内部，引线通过衬砌上设置的引线槽导出，并与数据采集仪器连接；然后安装刀盘，刀盘传感器引线通过刀盘面板背面的线槽进入刀盘驱动轴，刀盘驱动轴为中空构件，传感器引线由此引到刀盘驱动轴末端，并与无线发射器连接；安装完成后向模型箱内填筑配置好的土体，填筑完成后启动盾构机经进行盾构隧道开挖模拟试验；刀盘驱动电机通过刀盘驱动轴带动刀盘旋转，实现对前方土体的切削；顶进电机通过同步带轮带动两顶进丝杠同步旋转，以此带动移动滑块向前移动，使盾构机不断向前掘进；掘进过程中切削下来的土体进入刀盘和隔板之间的土压舱，螺旋出土器的进口伸入土压舱，出口与盾构机后部的排土口相连，启动螺旋出土器使渣土从土压舱排入渣土箱；在开挖过程中，刀盘上的压力传感器实时监测刀盘前方的土压力和水压力，通过无线发射和接收装置实时发射和采集刀盘和衬砌上的土压力和水压力数据；开挖完成后，盾构机前端从后预留开挖孔出洞，采用固定法兰将衬砌固定在模型箱上，然后将刀盘拆卸，使盾构机沿掘进路线原路撤回，将衬砌留在开挖完成的隧道内，以此实现试验盾构机的掘进和支护功能。
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