CN2771844Y

CN2771844Y - 模拟试验台囊袋加载系统

Info

Publication number: CN2771844Y
Application number: CNU2004201108903U
Authority: CN
Inventors: 吕强; 李向红; 傅德明; 顾德焜; 校月钿
Original assignee: Shanghai Tunnel Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Tunnel Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2014-12-09

Abstract

一种模拟试验台囊袋加载系统，属于隧道工程技术领域。在水箱的出水口用法兰依次设置闸阀和过滤器，在过滤器的出口并联有加液泵和补液泵，在加液泵和补液泵的出水口分别用法兰依次设置闸阀和逆止阀，逆止阀出口并联进入主回路，在主回路和水箱之间设置泄压持压阀，在主回路上设置压力传感器，然后，主回路分成五级加载支路，在每级加载支路中用法兰依次设置减压阀、止回阀和蝶阀，在每级加载支路中设置压力传感器，本实用新型通过改变多级加载囊袋的压力组合来模拟盾构掘进机在地下不同深度进行施工的情况，从而为通过模拟试验来研究盾构掘进机施工过程中土体的特性、盾构掘进机的特性以及机—土之间的作用关系奠定了基础。

Description

模拟试验台囊袋加载系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种囊袋加载系统，特别是一种模拟试验台囊袋加载系统，属于隧道工程技术领域。

背景技术

通过试验的方法来研究用盾构掘进机在地下施工隧道时的特性是一种科学、有效的方法，试验可以在施工现场进行，也可以通过搭建试验台的方法来进行研究，通过在模拟试验台上做模拟试验，可以更有针对性地研究盾构掘进机在地下进行隧道施工时土体的特性、盾构掘进机的特性以及机—土之间的作用关系。在用模拟试验台进行试验的过程中，如何使模拟试验台中的试验土体充分模拟盾构掘进机施工过程中的实际土层是至关重要的。为了模拟盾构掘进机在较深的覆土中进行施工，就有必要通过一定的方法来给模拟盾构掘进机周围的土体施加一定的压力，从而研究盾构掘进机在不同地质条件、不同施工深度进行施工时的土体的特性、盾构掘进机的特性以及机—土之间的相互作用关系。

经专利文献检索：日本专利号为：JP8029297，名称为：Method and apparatusfor test of shield excavation model(盾构开挖模型试验的方法与装置)，申请人为：NISHIMATSU CONSTR CO LTD。这项专利利用离心力加速装置对实物进行模型缩尺1/n倍后将模型放入n倍的离心加速度场中进行模型试验。该装置通过采用实物进行力学相似原理，可正确的模拟并确认作用在管片上的荷载，并提供盾构推进模型试验方法。在离心力装置上放置一个装有模型土体的试验土箱后，对装置施加比重力加速度大n倍的离心加速度场。在试验土箱侧面的设置一个开口，开口直径为1/n的外周面上设置一管片加载监测传感器…。这项专利中的模拟试验装置与了解到的其它国外类似模拟试验装置一样具有规模较小的特点，试验中对盾构的实际掘进过程的模拟简化过多，与实际情况有较大差异，而且难以实现不同土类和混合地层的模拟，另外，离心模拟试验中由于试验模型较小导致监测点的数量受到限制。

发明内容

本实用新型目的在于克服现有技术中的不足，提供一种模拟试验台囊袋加载系统。使其通过对土体施加按一定规律分布的压力，来模拟盾构掘进机在地下不同的深度施工的情况，从而使盾构掘进机在应用之前能够得到可靠性的确认，进一步有利于对盾构掘进机的施工过程的相关特性剖析和研究。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括：清水、水箱、闸阀、过滤器、加液泵、补液泵、逆止阀、泄压持压阀、减压阀、止回阀、蝶阀、囊袋、压力传感器、主回路，其连接方式为：在水箱的出水口用法兰依次设置闸阀和过滤器，在过滤器的出口并联有加液泵和补液泵，在加液泵和补液泵的出水口分别用法兰依次设置闸阀和逆止阀，逆止阀出口并联进入主回路，在主回路和水箱之间设置泄压持压阀，在主回路上设置压力传感器，然后，主回路分成五级加载支路，在每级加载支路中用法兰依次设置减压阀、止回阀和蝶阀，在每级加载支路中设置压力传感器，最后，每级加载支路连接到对应囊袋的进水口，在每级囊袋的出水口用法兰设置蝶阀，蝶阀的出口连接到水箱的进水口，从而形成整个模拟试验台囊袋加载系统。

其中，加载系统的流量须达到一定的值，以保证每级加载支路中减压阀能正常工作，使得每级加载支路中加载压力达到预定值。此外，每级加载支路中减压阀的进水口与出水口之间的压差须大于一定的值，以确保减压阀工作在比较稳定的状态，并具有较好的工作特性。

模拟试验台囊袋加载系统可以实现在模拟土箱中模拟盾构掘进机周围的土体压力按一定的规律分布，这样可以很好地模拟盾构掘进机在地下不同深度、不同地质条件下的施工情况。

一定体积的清水注入水箱中，经过闸阀和过滤器到达加液泵或补液泵，在加液泵或补液泵中清水被加压，在系统中并联有加液泵和补液泵，在加液泵和补液泵的出水口连接有闸阀和逆止阀，然后具有一定压力的清水进入到各级加载支路中。在各级加载支路中设有减压阀、止回阀、蝶阀，最后清水注入到末端囊袋，在囊袋入口设置有压力传感器。其中，囊袋沿模拟土箱环向呈圆周分布，分为五级压力，在模拟土箱轴向共分布四环。囊袋最大加载压力为0.4MPa。

通过改变五级加载压力的预定值，可以实现多级压力组合，这样可以模拟盾构掘进机在地下不同深度、不同地质条件下的施工情况。此外，囊袋在模拟土箱轴向共分布四环，这样可以模拟盾构掘进机在施工过程中土体具有一定的压力分布，盾构掘进机施工于一定深度的土体中。

待水箱中注入一定体积的清水后，打开水箱出水口处的闸阀和加液泵出水口处的闸阀，启动加液泵(补液泵不启动，其出水口处的闸阀处于关闭状态)。具有一定压力的清水进入到每级加载支路，经过减压阀后清水的压力达到预设的等级值，然后经过止回阀和蝶阀注入到末端囊袋。当通过压力传感器检测到囊袋中的压力达到要求值后，关闭加液泵。此后，可以开始进行模拟试验。此时，囊袋出水口处的蝶阀处于关闭状态。系统中的泄压持压阀用来设定加载主回路的压力，当主回路中的压力超过设定值，通过泄压持压阀泄荷到水箱。减压阀用来设定每级加载支路的压力，通过调节其出口的压力可以将每级加载支路的压力设定为不同的值。逆止阀和止回阀用来保证清水的单向流动。加载系统的流量须达到一定的值，以保证每级加载支路中减压阀能正常工作，使得每级加载支路中加载压力达到预定值。此外，每级加载支路中减压阀的进水口与出水口之间的压差须大于一定的值，以确保减压阀工作在比较稳定的状态，并具有较好的工作特性。

在进行模拟试验的过程中，当由于管路、阀、囊袋泄漏造成囊袋中压力下降并超出试验要求时，启动补液泵(补液泵出口处的闸阀打开)，对囊袋进行补液，直至试验要求的压力状态。

当某一级囊袋破裂导致该级压力下降时，关闭该级加载支路上的蝶阀即可。在不影响试验结果的基础上，可以继续进行模拟试验。

囊袋入口处的压力传感器用于实时监测囊袋中的加载压力的变化，从而通过一定的控制策略来实现预定的多级加载压力组合。

当需要模拟盾构掘进机在地下不同深度的土层中进行施工时，可以通过改变每级加载支路中的清水压力(囊袋对模拟土体施加的压力)来实现。具体方法是调定每级加载支路中减压阀的出口压力直至所需的多级压力组合。

本实用新型实现了对模拟试验台中使用的模拟土体加压，通过改变多级加载囊袋的压力组合来模拟盾构掘进机在地下不同深度进行施工的情况，从而为通过模拟试验来研究盾构掘进机施工过程中土体的特性、盾构掘进机的特性以及机—土之间的作用关系奠定了基础。

附图说明

图1本实用新型系统示意图

图2本实用新型囊袋布置图

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括：水箱1、闸阀2、过滤器3、补液泵4、加液泵5、闸阀6、逆止阀7、闸阀8、泄压持压阀9、逆止阀10、减压阀11、止回阀12、蝶阀13、压力传感器14、囊袋15、主回路16，其连接方式为：在水箱1的出水口用法兰依次设置闸阀2和过滤器3，在过滤器3的出口并联有加液泵5和补液泵4，在加液泵5和补液泵4的出水口分别用法兰依次设置第一闸阀6、第二闸阀8和第一逆止阀7、第二逆止阀10，第一逆止阀7和第二逆止阀10出口并联进入主回路16，在主回路16和水箱1之间设置泄压持压阀9，在主回路16上设置压力传感器14，然后，主回路16分成五级加载支路，在每级加载支路中用法兰依次设置减压阀11、止回阀12和蝶阀13，在每级加载支路中设置压力传感器14，最后，每级加载支路连接到对应囊袋15的进水口，在每级囊袋15的出水口用法兰设置蝶阀13，蝶阀13的出口连接到水箱1的进水口，从而形成整个模拟试验台囊袋加载系统。

其中，囊袋沿模拟土箱环向呈圆周分布，分为五级压力，在模拟土箱轴向共分布四环。

系统加载时，关闭补液泵4出口处的第二闸阀8。系统加载完毕，关闭加液泵5及其出口处的第一闸阀6，在进行模拟试验的过程中，当由于管路、阀、囊袋泄漏造成囊袋15中压力下降并超出试验要求时，启动补液泵4，打开补液泵出口处的第二闸阀8，对囊袋15进行补液，直至试验要求的压力状态。

Claims

1、一种模拟试验台囊袋加载系统，包括：水箱(1)、闸阀(2)、过滤器(3)、补液泵(4)、加液泵(5)、闸阀(6)、逆止阀(7)、闸阀(8)、泄压持压阀(9)、逆止阀(10)、减压阀(11)、止回阀(12)、蝶阀(13)、压力传感器(14)、主回路(16)，其特征在于，还包括：囊袋(15)，在水箱(1)的出水口用法兰依次设置闸阀(2)和过滤器(3)，在过滤器(3)的出口并联有加液泵(5)和补液泵(4)，在加液泵(5)和补液泵(4)的出水口分别用法兰依次设置第一闸阀(6)、第二闸阀(8)和第一逆止阀(7)、第二逆止阀(10)，第一逆止阀(7)和第二逆止阀(10)出口并联进入主回路(16)，在主回路(16)和水箱(1)之间设置泄压持压阀(9)，在主回路(16)上设置压力传感器(14)，然后，主回路(16)分成五级加载支路，在每级加载支路中用法兰依次设置减压阀(11)、止回阀(12)和蝶阀(13)，在每级加载支路中设置压力传感器(14)，最后，每级加载支路连接到对应囊袋(15)的进水口，在每级囊袋(15)的出水口用法兰设置蝶阀(13)，蝶阀(13)的出口连接到水箱(1)的进水口，从而形成整个模拟试验台囊袋加载系统。

2、根据权利要求1所述的模拟试验台囊袋加载系统，其特征是，囊袋(15)沿模拟土箱环向呈圆周分布，分为五级压力。

3、根据权利要求1所述的模拟试验台囊袋加载系统，其特征是，囊袋(15)在模拟土箱轴向共分布四环。

4、根据权利要求1或者2或者3所述的模拟试验台囊袋加载系统，其特征是在囊袋(15)入口设有压力传感器(14)。