CN108731956A - 一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置以及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置及试验方法，试验装置包括主体结构、刀盘驱动系统、液压推进系统、出渣系统及监测系统，其中，主体结构包括外筒、密封隔板、支重底座及上部支架；刀盘驱动系统包括刀盘、传动轴、第一变频驱动电机、第一减速器；液压推进系统包括推进活塞、推进油缸、液压柱塞泵、止推器；出渣系统包括螺旋输送筒、第二减速器、第二变频驱动电机及弃渣箱；监测系统由传感器与传感器数据采集控制箱组成。与现有技术相比，本发明的装置不仅能模拟土压平衡盾构机的动态掘进、刀盘切削、螺旋出土，还能模拟渣土改良过程，综合评价渣土改良效果，可为实际施工渣土改良剂配比提供依据等。

Description

一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置以及试验方法

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道施工模拟系统，尤其是涉及一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置以及试验方法。

背景技术

土压平衡盾构要求施工介质具有良好的流塑性，以便顺利完成切削土体、维护开挖面稳定、运排渣土等一系列施工过程。但绝大部分天然状态下的土体都不能满足流塑性要求，需要添加合理的改良剂进行改良。而由于各工程的地质条件、施工工况差异较大，改良剂的种类及配比选取至今无统一的标准，因此有必要针对具体的工程在施工前开展渣土改良试验研究。目前，渣土改良室内试验以坍落度试验为主，坍落度试验虽然简单易行，但其对改良土性能的评价指标相对单一，仅仅能衡量土体的流动性，而对于施工中同样备受关注的土体对盾构的磨损性和对掘进能耗的影响却无从判断，因此坍落度试验只是一种粗略的渣土改良试验，仅具有参考价值。为使室内试验结果能更好的指导实际施工，迫切需要研发能综合评价渣土改良效果的试验装置及方法。

盾构模型试验系统能真实的模拟盾构的实际施工过程，因而能全面评价渣土改良效果。目前，已有学者提出了一些土压平衡盾构室内模型试验系统。其中，专利CN2771845Y、CN102305844A公布的盾构模型相比于原型进行了较多的简化，不能很好的还原实际施工；专利CN101398986A公布的模型盾构机能模拟土压平衡盾构的推进、出土、管片拼装、脱环等动态施工过程，但由于没有渣土改良剂注入口，不能模拟渣土改良过程；同样，专利CN103115787A公布的土压平衡盾构土体改良研究试验平台不能模拟改良剂的注入；专利CN102226729A、CN105781561A、CN105952461A公布的模型试验装置虽然可模拟盾构掘进中渣土改良过程，但这些装置重点关注土舱及螺旋输送机内土压力分布，不能研究添加剂配比对推力、刀盘扭矩等掘进参数的影响，缺乏对土体改良效果的系统评价。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置以及试验方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，包括：

主体结构：包括支承基座，以及安装在支承基座上的两端开口的外筒和密封隔板，所述的外筒的上方设有加土口、改良剂注入口和观察口，所述的密封隔板封堵住所述外筒的一端，在密封隔板的下方设有出土孔；

刀盘驱动系统：包括刀盘、传动轴和第一变频驱动电机，所述的刀盘设于外筒内，其与密封隔板之间区域形成土舱，在刀盘靠近密封隔板一侧设有伸入土舱的搅拌棒，另一侧上布置有多个刀具，所述的传动轴穿过密封隔板，其一端与刀盘固定连接，另一端与第一变频驱动电机的输出转轴连接；

液压推进系统：包括推进活塞和推进组件，所述的推进活塞安装在外筒的另一端，并由推进组件驱动向所述刀盘前进或后退；

出渣系统：包括可拆卸连接(优选通过法兰盘安装固定)设置在出土孔处的螺旋输送筒、第二变频驱动电机和弃渣箱，所述的螺旋输送筒内设置外壁安装有螺旋叶片的螺旋轴，该螺旋轴的一端连通螺旋叶片的部分伸入土舱内部，另一端与第二变频驱动电机连接并驱动，在螺旋输送筒的中部下方还设有出渣口，所述弃渣箱布置于出渣口正下方；

监测系统：包括多个传感器，以及与传感器连接的传感器数据采集控制箱，所述的传感器包括设于密封隔板上的第一压力传感器，设于推进活塞上的第二压力传感器，设于推进组件上的位移传感器和加压传感器，以及设置在所述传动轴和第一变频驱动电机之间的扭矩传感器。

优选的，所述的支承基座包括支重底座和上部支架，其中，所述的支重底座为由基座梁和支撑腿组成的框架结构，

所述的上部支架包括水平撑杆和四根与支重底座连接的竖直撑杆，所述竖直撑杆两两布置在外筒的两端，且位于同一端的两根竖直撑杆之间分别留有供传动轴和推进组件穿过的间隙，所述的水平撑杆通过缀板连接所述四根竖直撑杆的顶端。

优选的，在第一变频驱动电机和传动轴之间还设有第一减速器和所述扭矩传感器，其中，第一减速器通过转轴连接所述第一变频驱动电机，扭矩传感器的两端分别通过连接第一减速器和传动轴。

更优选的，在扭矩传感器和传动轴之间还固定设置卸载推进系统传来的压力的止推器。止推器采用常规的卸载轴向压力的卸压结构，本发明优选在止推器内部设置斜滚轴，这样，可将液压推进系统传来的轴向压力泄压到外壳，而不沿传动轴向前方传递，进而保护同轴的扭矩传感器及第一变频驱动电机。

优选的，所述的刀盘呈辐射条状，其与传动轴键连接；

所述的刀具包括中心鱼尾刀和多把刮刀，所述的刮刀围绕中心鱼尾刀交错布置，并满足对土体切削无盲区。

优选的，所述的推进组件包括推进油缸和液压柱塞泵，其中，液压柱塞泵由千斤顶和油箱组成，所述油箱与推进油缸之间设有前进油压管和后退油压管，推进油缸的输出前端设有连接推进活塞并带动其前进或后退的油缸轴，

优选的，在推进油缸内安装有所述位移传感器和加压传感器。

优选的，所述的第一变频驱动电机和第二变频驱动电机分别连接可调节其转速的第一电机调速仪和第二电机调速仪，其中，第二变频驱动电机还具有反向旋转功能，以防螺旋输送筒卡死。

优选的，所述的外筒长1m，外径460mm，刀盘直径444mm，密封隔板厚16mm，刀盘，距密封隔板100mm；

所述的螺旋输送筒内径100mm，螺旋叶片的螺距80mm，第二变频驱动电机的调速范围为2～20r/min。

采用土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置的试验方法，包括以下步骤：

(1)空转试机，保证各部件能正常运转，并标定各传感器；

(2)从加土口分层填入待改良土体，通过推进活塞挤压，使土体充满土舱；

(3)按设定注入率从改良剂注入口加入改良剂；

(4)启动第一变频驱动电机与第二变频驱动电机，将刀盘和螺旋轴转速调整至设定值，同时，推进组件加压，使推进活塞向刀盘方向推土，模拟盾构掘进；

(5)由观察口查看并记录改良土经刀盘切削进入土舱，再从螺旋输送筒排出的整个过程的流动状态，同时传感器数据采集控制箱收集监测的掘进数据(包括扭矩、土舱压力、推进活塞压力、推进组件加压等)；

(6)改变改良剂种类及配比，重复试验，根据改良渣土流动状态和掘进数据确定最佳改良剂种类及配比；

(7)试验结束后，推进活塞复位，关闭并清理装置，以便进行下轮试验。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)可再现土压平衡盾构动态连续的施工过程，尤其是渣土改良过程。

2)由改良剂注入口向土舱内部及开挖面处添加不同种类、不同配比的改良剂后，通过比较土流状态及掘进参数即可优化渣土改良方案。

3)可根据需要采用不同的刀盘结构、刀具布置方式、螺旋输送机种类，并可调节螺旋出土器转速及刀盘转速，以便模拟不同施工工况，从而为盾构机施工提供有力的技术支持。

4)试验装置简单方便，试验成本低，并能全面评价渣土改良效果。

5)本发明为渣土改良室内试验提供了新的解决方案，相比于传统的坍落度试验能更真实的还原实际盾构渣土改良施工过程，并全面系统的评价渣土改良效果，可为土压平衡盾构施工用渣土改良剂选取及配比优化提供有力的保障。

附图说明

图1是本发明中试验装置总体结构示意图；

图2是本发明中出渣系统、土舱的局部结构示意图；

图3是本发明中液压动力推进系统的局部结构示意图；

图4是本发明中刀盘的局部结构示意图；

图中，1-第一变频驱动电机，2-第一减速器，3-第一联轴器，4-扭矩传感器，5-第二联轴器，6-第二减速器，7-螺栓输送筒，8-第二变频驱动电机，9-出渣口，10-止推器，11-传动轴，12-改良剂注入口，13-观察口，14-加土口，15-外筒，16-弃渣箱，17-水平撑杆，18-支撑腿，19-基座梁，20-竖直撑杆，21-油缸轴，22-推进油缸，23-位移传感器，24-油压传感器，25-前进油压管，26-后退油压管，27-千斤顶，28-油箱，29-传感器数据采集控制箱，30-第二电机调速仪，31-第一电机调速仪，32-螺旋叶片，33-螺旋轴，34-第一压力传感器，35-搅拌棒，36-中心鱼尾刀，37-刀盘，38-刮刀，39-密封隔板，40-推进活塞，41-第二压力传感器，42-方形钢板，43-定位螺栓，44-键。

具体实施方式

一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其结构参见图1-4所示，包括：

主体结构：包括支承基座，以及安装在支承基座上的两端开口的外筒15和密封隔板39，所述的外筒15的上方设有加土口14、改良剂注入口12和观察口13，所述的密封隔板39封堵住所述外筒15的一端，在密封隔板39的下方设有出土孔；

刀盘驱动系统：包括刀盘37、传动轴11和第一变频驱动电机1，所述的刀盘37设于外筒15内，其与密封隔板39之间区域形成土舱，在刀盘37靠近密封隔板39一侧设有伸入土舱的搅拌棒35，另一侧上布置有多个刀具，所述的传动轴11穿过密封隔板39，其一端与刀盘37固定连接，另一端与第一变频驱动电机1的输出转轴连接；

液压推进系统：包括推进活塞40和推进组件，所述的推进活塞40安装在外筒15的另一端，并由推进组件驱动向所述刀盘37前进或后退；

出渣系统：包括可拆卸连接(优选通过法兰盘安装固定)设置在出土孔处的螺旋输送筒7、第二变频驱动电机8和弃渣箱16，所述的螺旋输送筒7内设置外壁安装有螺旋叶片32的螺旋轴33，该螺旋轴33的一端连通螺旋叶片32的部分伸入土舱内部，另一端与第二变频驱动电机8连接并驱动，在螺旋输送筒7的中部下方还设有出渣口9，所述弃渣箱16布置于出渣口9正下方；

监测系统：包括多个传感器，以及与传感器连接的传感器数据采集控制箱29，所述的传感器包括设于密封隔板39上的第一压力传感器34，设于推进活塞40上的第二压力传感器41，设于推进组件上的位移传感器23和加压传感器，以及设置在所述传动轴11和第一变频驱动电机1之间的扭矩传感器4。

作为优选的实施方式，所述的支承基座包括支重底座和上部支架，其中，所述的支重底座为由基座梁19和支撑腿18组成的框架结构，

所述的上部支架包括水平撑杆17和四根与支重底座连接的竖直撑杆20，所述竖直撑杆20两两布置在外筒15的两端，且位于同一端的两根竖直撑杆20之间分别留有供传动轴11和推进组件穿过的间隙，所述的水平撑杆17通过缀板连接所述四根竖直撑杆20的顶端。

作为优选的实施方式，在第一变频驱动电机1和传动轴11之间还设有第一减速器2和所述扭矩传感器4，其中，第一减速器2通过转轴连接所述第一变频驱动电机1，扭矩传感器4的两端分别通过连接第一减速器2和传动轴11。更优选的，在扭矩传感器4和传动轴11之间还固定设置卸载推进系统传来的压力的止推器10。止推器10含有斜滚轴，可将液压推进系统传来的压力泄压到外壳，而不向前方传递，进而保护同轴的扭矩传感器4及第一变频驱动电机1。

作为优选的实施方式，所述的刀盘37呈辐射条状，其与传动轴11键44连接；所述的刀具包括中心鱼尾刀36和多把刮刀38，所述的刮刀38围绕中心鱼尾刀36交错布置，并满足对土体切削无盲区。

作为优选的实施方式，所述的推进组件包括推进油缸22和液压柱塞泵，其中，液压柱塞泵由千斤顶27和油箱28组成，所述油箱28与推进油缸22之间设有前进油压管25和后退油压管26，推进油缸22的输出前端设有连接推进活塞40并带动其前进或后退的油缸轴21，在推进油缸22内安装有所述位移传感器23和加压传感器。

作为优选的实施方式，所述的第一变频驱动电机1和第二变频驱动电机8分别连接可调节其转速的第一电机调速仪31和第二电机调速仪30，其中，第二变频驱动电机8还具有反向旋转功能，以防螺旋输送筒7卡死。

作为优选的实施方式，所述的外筒15长1m，外径460mm，刀盘37直径444mm，密封隔板39厚16mm，刀盘37，距密封隔板39100mm；所述的螺旋输送筒7内径100mm，螺旋叶片32的螺距80mm，第二变频驱动电机8的调速范围为2～20r/min。

采用土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置的试验方法，包括以下步骤：

(1)空转试机，保证各部件能正常运转，并标定各传感器；

(2)从加土口14分层填入待改良土体，通过推进活塞40挤压，使土体充满土舱；

(3)按设定注入率从改良剂注入口12加入改良剂；

(4)启动第一变频驱动电机1与第二变频驱动电机8，将刀盘37和螺旋轴33转速调整至设定值，同时，推进组件加压，使推进活塞40向刀盘37方向推土，模拟盾构掘进；

(5)由观察口13查看并记录改良土经刀盘37切削进入土舱，再从螺旋输送筒7排出的整个过程的流动状态，同时传感器数据采集控制箱29收集监测的掘进数据(包括扭矩、土舱压力、推进活塞40压力、推进组件加压等)；

(6)改变改良剂种类及配比，重复试验，根据改良渣土流动状态和掘进数据确定最佳改良剂种类及配比；

(7)试验结束后，推进活塞40复位，关闭并清理装置，以便进行下轮试验。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明涉及一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置及改良参数优化系统，试验装置包括主体结构、刀盘驱动系统、液压推进系统、出渣系统及监测系统，其中：

主体结构包括外筒15、密封隔板39、支重底座及上部支架。支重底座是由基座梁19与支撑柱18组成的框架结构；上部支架包括水平撑杆17和4根竖直撑杆20，每根竖直撑杆20与支重底座相连，4根竖直撑杆20通过缀板及水平撑杆17连系起来；外筒15呈薄壁柱状并用螺栓横向固定于支重底座的基座梁19上；密封隔板39焊接于外筒15一端，其下方开孔，用于出土。

刀盘驱动系统包括刀盘37、传动轴11、第一变频驱动电机1、第一减速器2及第一电机调速仪31。刀盘37设于外筒15内，其与密封隔板39之间的区域形成土舱；传动轴11与刀盘37采用键44连接，并通过定位螺栓43固定；第一变频驱动电机1与第一减速器2通过转轴相连，并一同固定在基座梁19上；转轴与传动轴11同轴布置，且靠扭矩传感器4和止推器10连接。

液压推进系统包括推进活塞40、推进油缸22、液压柱塞泵、止推器10。液压柱塞泵由千斤顶27及油箱28组成，与油缸22通过前进油压管26和后退油压管25相连；推进油缸22通过方形钢板42螺栓固定于竖直撑杆20上；推进活塞40位于外筒15内，与油缸轴21通过轴承相连。

出渣系统包括螺旋输送筒7、第二减速器6、第二变频驱动电机8、第二电机调速仪30及弃渣箱16。螺旋输送筒7用法兰盘固定于密封隔板39底部出土孔处，其内部设置的螺旋轴33、螺旋叶片32伸入到土舱内部，螺旋轴33后端与第二减速器3相连；第二减速器3与第二变频驱动电机8通过转轴相连；螺旋输送筒7中部下方开有出渣口9，弃渣箱16布置于出渣口9正下方。

监测系统由传感器与传感器数据采集控制箱29组成。其中，传感器包括设于密封隔板39上的第一压力传感器34、设于推进活塞40上的第二压力传感器41、设于推进油缸22上的位移传感器23与油压传感器24即加压传感器、设于第一减速器2与止推器10之间的扭矩传感器4；扭矩传感器4通过第一联轴器3、第二联轴器5与第一减速器2及止推器10相连，并固定于基座梁19上；传感器通过电缆与传感器数据采集控制箱29连接。

外筒15中部上方设有加土口14，可向外筒15内加土；外筒15表面设有4个改良剂注入口12，其通过管线连接外置改良剂发生系统，其中，靠近密封隔板39一侧的2个注入口用于向土舱内添加改良剂，其余2个位于开挖面正上方，用于改良开挖面处土体；另外，外筒15上的观察口13用于观察筒内土体流动状态。

止推器10内含有斜滚轴，可将液压推进系统传来的压力泄压到外壳，而不向前方传递，进而保护同轴的扭矩传感器4及第一变频驱动电机1。

液压泵可以切换2种不同的供油通道，可使油缸轴21伸出或缩回，从而实现推进活塞40的前进与后退功能。

第一变频驱动电机1与第二变频驱动电机8分别通过调节第一电机调速仪31与第二电机调速仪30中的控制阀来改变转速，以此模拟不同的刀盘转速及出土速度；第二变频驱动电机8具有反向旋转功能，以防螺旋输送筒7卡死。

作为优选方案，外筒15长1m，外径460mm；刀盘37直径444mm；密封隔板39厚16mm；刀盘37距密封隔板39约100mm。

作为优选方案，刀盘37为辐条式，靠密封隔板39一侧焊有一个搅拌棒35，另一侧用螺栓连接有18把刮刀38、1把中心鱼尾刀36，刮刀38交错布置，可实现土体切削无盲区。

作为优选方案，螺旋输送筒7内径100mm，有轴，螺距80mm，转速可调范围2～20r/min。

利用该装置进行试验的具体方法为：

1、空转试机，保证各部件能正常运转，并标定各传感器；

2、由加土口14分层填入待改良土体，并通过推进活塞40适当挤压，使土体充满刀盘37与推进活塞40之间的空间；

3、将事先调试好的改良剂发生装置通过注入管路与改良剂注入口12连接，并按一定的注入率添加改良剂；

4、启动第一变频驱动电机1与第二变频驱动电机8，并将刀盘37与螺旋输送筒7转速调整至设定值，同时通过千斤顶27加压，使推进活塞40向刀盘37方向推土，以模拟盾构掘进；

5、通过观察口13查看改良土经刀盘37切削进入土舱、从螺旋输送筒7排出整个过程的流动状态，判断土体的流塑性及是否有泥饼形成，并分析刀盘扭矩、油压、土舱压力等监测数据；

6、改变添加剂种类及配比，重复试验，根据渣土状态及掘进参数确定改良剂种类及配比；

7、试验结束后，使推进活塞40恢复到初始位置，关闭驱动电机，并清理装置，以便进行下轮试验。

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使用发明。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，本发明不限于上述实施例，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 (9)

1.一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，包括：

主体结构：包括支承基座，以及安装在支承基座上的两端开口的外筒(15)和密封隔板(39)，所述的外筒(15)的上方设有加土口(14)、改良剂注入口(12)和观察口(13)，所述的密封隔板(39)封堵住所述外筒(15)的一端，在密封隔板(39)的下方设有出土孔；

刀盘驱动系统：包括刀盘(37)、传动轴(11)和第一变频驱动电机(1)，所述的刀盘(37)设于外筒(15)内，其与密封隔板(39)之间区域形成土舱，在刀盘(37)靠近密封隔板(39)一侧设有伸入土舱的搅拌棒(35)，另一侧上布置有多个刀具，所述的传动轴(11)穿过密封隔板(39)，其一端与刀盘(37)固定连接，另一端与第一变频驱动电机(1)的输出转轴连接；

液压推进系统：包括推进活塞(40)和推进组件，所述的推进活塞(40)安装在外筒(15)的另一端，并由推进组件驱动向所述刀盘(37)前进或后退；

出渣系统：包括连接设置在出土孔处的螺旋输送筒(7)、第二变频驱动电机(8)和弃渣箱(16)，所述的螺旋输送筒(7)内设置外壁安装有螺旋叶片(32)的螺旋轴(33)，该螺旋轴(33)的一端连通螺旋叶片(32)的部分伸入土舱内部，另一端与第二变频驱动电机(8)连接并驱动，在螺旋输送筒(7)的中部下方还设有出渣口(9)，所述弃渣箱(16)布置于出渣口(9)正下方；

监测系统：包括多个传感器，以及与传感器连接的传感器数据采集控制箱(29)，所述的传感器包括设于密封隔板(39)上的第一压力传感器(34)，设于推进活塞(40)上的第二压力传感器(41)，设于推进组件上的位移传感器(23)和加压传感器，以及设置在所述传动轴(11)和第一变频驱动电机(1)之间的扭矩传感器(4)。

2.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的支承基座包括支重底座和上部支架，其中，所述的支重底座为由基座梁(19)和支撑腿(18)组成的框架结构，

所述的上部支架包括水平撑杆(17)和四根与支重底座连接的竖直撑杆(20)，所述竖直撑杆(20)两两布置在外筒(15)的两端，且位于同一端的两根竖直撑杆(20)之间分别留有供传动轴(11)和推进组件穿过的间隙，所述的水平撑杆(17)通过缀板连接所述四根竖直撑杆(20)的顶端。

3.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，在第一变频驱动电机(1)和传动轴(11)之间还设有第一减速器(2)和所述扭矩传感器(4)，其中，第一减速器(2)通过转轴连接所述第一变频驱动电机(1)，扭矩传感器(4)的两端分别通过连接第一减速器(2)和传动轴(11)。

4.根据权利要求3所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，在扭矩传感器(4)和传动轴(11)之间还固定设置卸载推进系统传来的压力的止推器(10)。

5.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的刀盘(37)呈辐射条状，其与传动轴(11)键连接；

所述的刀具包括中心鱼尾刀(36)和多把刮刀(38)，所述的刮刀(38)围绕中心鱼尾刀(36)交错布置，并满足对土体切削无盲区。

6.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的推进组件包括推进油缸(22)和液压柱塞泵，其中，液压柱塞泵由千斤顶(27)和油箱(28)组成，所述油箱(28)与推进油缸(22)之间设有前进油压管(25)和后退油压管(26)，推进油缸(22)的输出前端设有连接推进活塞(40)并带动其前进或后退的油缸轴(21)，

在推进油缸(22)内安装有所述位移传感器(23)和加压传感器。

7.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的第一变频驱动电机(1)和第二变频驱动电机(8)分别连接可调节其转速的第一电机调速仪(31)和第二电机调速仪(30)，其中，第二变频驱动电机(8)还具有反向旋转功能。

8.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的外筒(15)长1m，外径460mm，刀盘(37)直径444mm，密封隔板(39)厚16mm，刀盘(37)，距密封隔板(39)100mm；

所述的螺旋输送筒(7)内径100mm，螺旋叶片(32)的螺距80mm，第二变频驱动电机(8)的调速范围为2～20r/min。

9.采用如权利要求1～8任一所述的土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)空转试机，保证各部件能正常运转，并标定各传感器；

(2)从加土口(14)分层填入待改良土体，通过推进活塞(40)挤压，使土体充满土舱；

(3)按设定注入率从改良剂注入口(12)加入改良剂；

(4)启动第一变频驱动电机(1)与第二变频驱动电机(8)，将刀盘(37)和螺旋轴(33)转速调整至设定值，同时，推进组件加压，使推进活塞(40)向刀盘(37)方向推土，模拟盾构掘进；

(5)由观察口(13)查看并记录改良土经刀盘(37)切削进入土舱，再从螺旋输送筒(7)排出的整个过程的流动状态，同时传感器数据采集控制箱(29)收集监测的掘进数据；

(6)改变改良剂种类及配比，重复试验，根据改良渣土流动状态和掘进数据确定最佳改良剂种类及配比；

(7)试验结束后，推进活塞(40)复位，关闭并清理装置，以便进行下轮试验。