CN109141949A - 一种模拟盾构机掘进的试验装置 - Google Patents

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张俊儒
赵自静
叶伦
崔耀
王圣涛
李东
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China Tiesiju Civil Engineering Group Co Ltd CTCE Group
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Abstract

本发明公开了一种模拟盾构机掘进的试验装置，包括台架；台架上设有滑动导轨，滑动导轨内设有滑动小车；滑动小车的顶部设有轴承座，轴承座内转动连接有转轴；转轴的其中一端设有可更换式刀盘；还包括有供可更换式刀盘掘进的隧道衬砌模型。滑动小车的内部固定连接有第一定滑轮；还包括有固定连接于台架上表面的支撑座，支撑座的顶部设有挂钩，支撑座面向第一定滑轮的侧面固定连接有第二定滑轮；套索的一端固定连接于挂钩，另一端依次绕过第一定滑轮和第二定滑轮后连接砝码挂盘；台架的上表面设有供套索穿过的通槽。本发明顶推力加载方便，可根据不同条件添减砝码；普适性强，采用可更换式刀盘，可适应不同相似比下的盾构模拟开挖试验。

Description

一种模拟盾构机掘进的试验装置
技术领域
本发明涉及一种盾构机模拟试验装置，具体涉及到一种模拟盾构机掘进的试验装置。
背景技术
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信 息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。随着 我国经济发展，原有地上交通系统已不能满足日益增长的交通量。许多城市开始把地下空间 的开发利用作为解决城市拥堵的重要措施，盾构法施工所使用的比例也越来越大。但是盾构 法施工也会有很多问题，因此需要通过试验来模拟盾构机的掘进过程，来确定其对近接隧道 的影响以及地表沉降的规律。研究盾构施工对既有隧道的影响，根据不同地质条件可采用位 移响应法、荷载响应法、刚度分配法等分析方法，再结合数值模拟等手段验证其正确性。但 实际工程条件复杂，不管采用哪种方法所得到的隧道变形位移以及应力值，往往并不准确。 因此理论方法、数值计算与模型试验的结合就显得很重要。
发明内容
本发明提供了一种模拟盾构机掘进的试验装置，用于模拟试验盾构机的顶进、切削土体、 出土、拼装隧道衬砌等施工过程，便于研究盾构施工对既有隧道的影响。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种模拟盾构机掘进的试验装置，包括台架；台架上设有滑动导轨，滑动导轨内设有滑 动小车；滑动小车的顶部设有轴承座，轴承座内转动连接有转轴；转轴的其中一端设有可更 换式刀盘；还包括有供可更换式刀盘掘进的隧道衬砌模型。
根据上述方案，所述滑动小车的内部固定连接有第一定滑轮；还包括有固定连接于台架 上表面的支撑座，支撑座的顶部设有挂钩，支撑座面向第一定滑轮的侧面固定连接有第二定 滑轮；套索的一端固定连接于挂钩，另一端依次绕过第一定滑轮和第二定滑轮后连接砝码挂 盘；所述台架的上表面设有供套索穿过的通槽。
根据上述方案，所述转轴的另一端设有转动插接口。
根据上述方案，所述滑动导轨上设有刻度标识。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单，造价低廉，方便实用；顶推力加载 方便，可根据不同条件添减砝码；普适性强，采用可更换式刀盘，可适应不同相似比下的盾 构模拟开挖试验。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的左视结构示意图，省略可更换式刀盘和隧道衬砌模型。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，图中各标号的释义为：转动插接 口1，转轴2，轴承座3，滑动小车4，可更换式刀盘5，隧道衬砌模型6，挂钩7，支撑座8，第二定滑轮9，套索10，滑动导轨11，第一定滑轮12，台架13，砝码挂盘14。
本发明包括盾构推进装置以及支撑台架两大部分。
所述盾构推进装置包括可更换式刀盘5、转轴2、滑动小车4、第一定滑轮12和隧道衬 砌模型6。所述转轴2为长柱状结构，其尾部设有转动插接口1，并由两个轴承座3固定在滑 动小车4上，并置于滑动导轨11内，通过转动转轴2可使可更换式刀盘5旋转切削土体。
所述支撑台架包括钢台架13、滑动导轨11、挂钩7以及第二定滑轮9。盾构推进装置可 沿滑动导轨11滑动。滑动导轨11沿轴向设刻度，隧道衬砌模型6与盾构推进装置同轴心，可套在转轴2上。
模拟顶推可由如下步骤实现：
步骤1，采用套索10依次缠绕第一定滑轮12和第二定滑轮9，套索10的一端与台架13 上的挂钩7相连；
步骤2，套索10的另一端与砝码挂盘14相连；
步骤3，根据不同相似比，确定顶推力大小，按照计算结果，将相应重量的砝码置于挂 盘上。
实施时，先进行盾构推进装置的位置定位，确定可更换式刀盘5的尺寸大小并安装，将 隧道衬砌模型6套在可更换式刀盘5后的转轴2上，使可更换式刀盘5紧贴开挖土体。
采用套索10缠绕在盾构推进装置的第一定滑轮12上，套索10的一端与台架13上的挂 钩7相连，套索10的另一段缠绕在台架13的第二定滑轮9上，另一端与砝码挂盘14相连。确定顶推力大小并计入挂盘重量，将相应重量的砝码置于挂盘上。
将转动轴插入转动插接口1，转动转动轴，切削土体。随着盾构推进装置的掘进，隧道 衬砌模型6逐渐进入并支撑已开挖的隧道内，用相应工具掏出隧道衬砌模型6内的渣土，并 根据滑动导轨11上的刻度标识，记录掘进的长度。

Claims (4)

1.一种模拟盾构机掘进的试验装置，其特征在于：包括台架(13)；台架(13)上设有滑动导轨(11)，滑动导轨(11)内设有滑动小车(4)；滑动小车(4)的顶部设有轴承座(3)，轴承座(3)内转动连接有转轴(2)；转轴(2)的其中一端设有可更换式刀盘(5)；还包括有供可更换式刀盘(5)掘进的隧道衬砌模型(6)。
2.根据权利要求1所述的一种模拟盾构机掘进的试验装置，其特征在于：所述滑动小车(4)的内部固定连接有第一定滑轮(12)；还包括有固定连接于台架(13)上表面的支撑座(8)，支撑座(8)的顶部设有挂钩(7)，支撑座(8)面向第一定滑轮(12)的侧面固定连接有第二定滑轮(9)；套索(10)的一端固定连接于挂钩(7)，另一端依次绕过第一定滑轮(12)和第二定滑轮(9)后连接砝码挂盘(14)；所述台架(13)的上表面设有供套索(10)穿过的通槽。
3.根据权利要求1所述的一种模拟盾构机掘进的试验装置，其特征在于：所述转轴(2)的另一端设有转动插接口(1)。
4.根据权利要求1所述的一种模拟盾构机掘进的试验装置，其特征在于：所述滑动导轨(11)上设有刻度标识。
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