WO2020199741A1 - 一种考虑岩碴特征的tbm破岩机理模型试验系统及方法 - Google Patents

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许振浩
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王文扬
林鹏
谢辉辉
石恒
余腾飞
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Definitions

  • the present disclosure relates to a TBM rock breaking mechanism model test system and method considering the characteristics of rock ballast.
  • Full-face tunnel boring machine is a mechanical construction equipment used for full-face excavation of underground engineering. It has the advantages of high construction efficiency, safety and reliability, and high construction quality. According to engineering practice experience, when the ratio of the length to the diameter of the tunnel is When it is greater than 600, it is economical to use TBM for tunnel construction, so it is more and more widely used at home and abroad. In this context, the research on the rock breaking mechanism and other related issues in the TBM rock breaking process has very important theoretical and practical significance.
  • the current research on the rock breaking mechanism in the TBM tunneling process only studies the rock breaking mechanism of TBM based on the rock breaking form of the rock mass, and the rock ballast generated during TBM tunneling is not considered too much.
  • the data obtained in this way It is relatively simple and not comprehensive.
  • the current rock breaking mechanism research does not fully consider the data characteristics of the rock ballast obtained during TBM tunneling, and mostly only considers the data of TBM equipment parameters and rock mechanical characteristics; the accuracy of the rock breaking mechanism results obtained in this way is not high.
  • the present disclosure proposes a TBM rock breaking mechanism model test system and method that considers the characteristics of rock ballast.
  • the present disclosure takes into account the maximum axis median, average, mode, geometric characteristics, protrusion angle, etc. Data such as rock ballast data have relatively high rock breaking mechanism results.
  • the present disclosure adopts the following technical solutions:
  • a TBM rock breaking mechanism model test system considering the characteristics of rock ballast including a rotating mechanism, a cutter head advancing mechanism, a transmission mechanism, a scanning mechanism, a data processing analysis system, and a vibrating recovery mechanism.
  • the cutter head propulsion mechanism includes a hydraulic propulsion unit and a controller, the hydraulic propulsion unit can push the TBM cutter head to translate, and the controller is configured to control the translation speed;
  • the rotating mechanism includes a driving member and a transparent box that can rotate around a central axis, and the driving member drives the transparent box containing the rock sample to rotate, so as to realize direct observation of real-time rock breaking conditions;
  • the transfer mechanism is arranged at the lower end of the TBM cutter head, and transports the rock slag generated when the TBM breaks the rock to the place where the vibrating recovery mechanism is set;
  • the scanning mechanism includes at least two sets of scanners, one set of scanners is arranged in sequence along the extension direction of the conveying mechanism, and the other set of scanners is distributed along the circumference of the cutter head and is configured to scan the slag in all directions;
  • the data processing and analysis system is connected with other institutions, controls the actions of each institution, and receives data.
  • the rotating mechanism includes a first gear, a second gear, a driving member, a crawler belt, and a transparent box body.
  • the first gear is fixed to the transparent box body, and the crawler belt is wound around the first gear and the second gear.
  • the driving member drives the second gear, and drives the transparent box containing the rock sample to rotate through the crawler drive, so as to realize the direct observation of the real-time rock breaking situation.
  • it also includes a control platform that controls the rotation of the transparent box, and the transparent box is provided with a torque sensor.
  • the cutter head is an equilateral rectangular structure with equally spaced partitions and is equally divided into a plurality of squares.
  • Each square is provided with a slot in the middle to place the hob, and the hob can be placed on the slot Perform disassembly.
  • the hob can be a wedge hob or a disc hob, and is not limited to these two types.
  • the hob type and hob spacing can be freely combined to realize the research on the rock breaking mechanism of different types of hob combinations.
  • the transmission mechanism is a crawler belt.
  • the transparent box body is made of tempered glass, and a fixing member for fixing the rock sample is arranged inside the transparent box body.
  • the cutter head advancing mechanism only moves axially along the center axis of the cutter head.
  • all the scanners can be rotated.
  • the rotating mechanism, the cutter head advancing mechanism, the conveying mechanism, the scanning mechanism and the vibration recovery mechanism are arranged on a base.
  • the working method based on the above system includes the following steps:
  • the rotation mechanism is combined with the cutter head advancing mechanism to simulate TBM rock breaking and control the rotation speed of the sample and the advancing speed of the cutter head;
  • the data is processed and analyzed to obtain the relationship between the characteristics of the rock ballast and rock breaking, and all data are stored.
  • the device is simple to operate and the process is concise.
  • the high-strength tempered glass box can also ensure real-time external monitoring of rock breaking conditions.
  • the data analysis process is recorded in real time and can be used for other research.
  • the results of analyzing the data are concise and clear, and professionals and non-professionals can draw conclusions.
  • Figure 1 is an overall schematic diagram of the device
  • Figure 2 is a schematic diagram of the box
  • Figure 3 is a schematic diagram of the box rotating device
  • Figure 4 is a schematic diagram of a rock ballast conveying device
  • Figure 5 is a schematic diagram of a vibrating recovery device
  • Figure 6 shows the cutter head structure
  • the base 1.1 maintains the stability of the model test device, and the tests are all carried out on the base; the top surface of the test box 1.4 used to fill the rock mass is opened for placing the rock mass sample.
  • the box 1.4 is fixed on the base by welding by 1.3, and the sample rotating mechanism 1.2 controls the rotation of the box;
  • the cutter head 1.5 is limited by the fixing device 1.6 by welding to limit the horizontal and vertical displacement, and can only be displaced along the axis by the control of the console 1.7;
  • the rock ballast is transmitted by the rock ball transfer mechanism 1.8, and the scanner 1.9, 1.10 performs the rock ballast Full-scale and omni-directional scanning, the obtained data and the data of other sub-organizations are transmitted to the host 1.11 through the data transmission beam for storage and data processing and analysis; finally the rock ballast can be reused after being processed by the vibrating recovery mechanism 1.12
  • a cover fixing part 2.4 is provided on the upper part of the box.
  • the whole box is made of high-strength tempered glass.
  • the sample rotation mechanism 1.2 is shown in Figure 3, including a first gear, a second gear, a driving member, a crawler and a transparent box.
  • the first gear is fixed to the transparent box, and the crawler is wound around the first gear and the second gear.
  • the driving member drives the second gear, and drives the transparent box containing the rock sample to rotate through the crawler drive, so as to realize the direct observation of the real-time rock breaking situation.
  • the center axis of the box body is fixedly supported, and the sample rotating mechanism 1.2 drives the box body to rotate; the cutter head is located on the hydraulic propulsion device, and the side of the box body facing the cutter head has an opening to ensure that the cutter head faces the rock inside the box. The body sample is cut.
  • the cutter head 1.5 is an equilateral rectangular structure with 4*4 equally spaced partitions, which is equally divided into 16 squares. Each square is provided with a card slot in the middle, and the hob can be placed, and the hob can be disassembled on the slot .
  • the cutter heads are arranged at equal intervals, the combined arrangement of hobs at various spatial positions can be realized to study the rock breaking mechanism of hobs arranged at different intervals and different spatial positions.
  • the hob can be a wedge hob or a disc hob, and is not limited to these two types.
  • the hob type and hob spacing can be freely combined to realize the research on the rock breaking mechanism of different types of hob combinations.
  • the cutter head 1.5 is pushed by the hydraulic propulsion device to produce translation.
  • the hydraulic propulsion device is controlled by the control platform, and the translation speed can be adjusted.
  • the control platform transmits data to the host through the data transmission beam.
  • the rock ballast conveying mechanism is used to transport the rock ballast obtained by breaking the rock, and specifically includes the upper crawler 4.1, the lower crawler 4.2 and the driving device 4.3.
  • the upper crawler 4.1 and the lower crawler 4.2 are mutually connected and driven by the driving device 4.3.
  • the track is soft, reducing the impact on the rock ballast.
  • the rock ballast conveying mechanism is located under the transparent box, starting from the bottom of the box and extending to the vibrating recovery mechanism, which can transport the rock ballast.
  • All data is transmitted to the host via the data transmission beam for storage and data processing analysis, providing relevant data for other subsequent studies.
  • the host is connected to the display and the control platform.
  • the monitor can display the results of data analysis in real time.
  • the high-performance host processes the data to obtain various data such as the median, average, mode, geometric characteristics, and protrusion angle of the maximum axis of the rock mass.
  • the measured data can be imaged by calculation on the PC-side matlab platform Generated, you can get the probability distribution law of the maximum axis of rock ballast over time, the law of total rock ballast volume over time, the geometric distribution characteristics of rock ballast under different torque conditions, the time evolution law of rock ballast geometric distribution, torque-time law, specific consumption Energy-time law, analyze the relationship between rock ballast characteristics and rock breaking, and store all data;
  • Each data is processed separately, and each data can form a separate image.
  • the rock ballast that has completed the test is processed by the vibrating recovery mechanism and can be reused.
  • the embodiments of the present disclosure can be provided as methods, systems, or computer program products. Therefore, the present disclosure may take the form of an entirely hardware embodiment, an entirely software embodiment, or an embodiment combining software and hardware. Moreover, the present disclosure may adopt the form of a computer program product implemented on one or more computer-usable storage media (including but not limited to disk storage, CD-ROM, optical storage, etc.) containing computer-usable program codes.
  • a computer-usable storage media including but not limited to disk storage, CD-ROM, optical storage, etc.
  • These computer program instructions can also be stored in a computer-readable memory that can guide a computer or other programmable data processing equipment to work in a specific manner, so that the instructions stored in the computer-readable memory produce an article of manufacture including the instruction device.
  • the device implements the functions specified in one process or multiple processes in the flowchart and/or one block or multiple blocks in the block diagram.
  • These computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing equipment, so that a series of operation steps are executed on the computer or other programmable equipment to produce computer-implemented processing, so as to execute on the computer or other programmable equipment.
  • the instructions provide steps for implementing functions specified in a flow or multiple flows in the flowchart and/or a block or multiple blocks in the block diagram.

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Abstract

一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法，包括转动机构、刀盘推进机构、传送机构（1.8）、扫描机构、数据处理分析系统（1.12）和振捣回收机构（1.13），刀盘推进机构包括液压推进单元和控制器，液压推进单元能够推动TBM刀盘平移，控制器被配置为控制平移速度；转动机构包括驱动件和可绕中心轴转动的透明箱体（1.4），驱动件带动容纳岩体试样的透明箱体（1.4）转动，实现直接观察实时的破岩情况；传送机构（1.8）设置于TBM刀盘下端，将TBM破岩时产生的岩渣输送至振捣回收机构设置处；扫描机构包括至少两组扫描仪（1.9、1.10），一组扫描仪（1.9）沿传送机构（1.8）的延伸方向依次排布，另一组扫描仪（1.10）沿刀盘周向分布，被配置为全方位对岩渣进行扫描；数据处理分析系统（1.12）与其他各机构连接，控制各个机构动作，并接收数据。

Description

一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法 技术领域
本公开涉及一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
全断面隧道掘进机(TBM)是一种用于地下工程全断面开挖的机械施工设备，具有施工效率高、安全可靠、施工质量高等优点，根据工程实践经验，当隧道的长度与直径之比大于600时，采用TBM进行隧道施工是经济的，因而在国内外得到越来越广泛地使用。在这个大背景下，对TBM破岩过程中破岩机理等相关问题的研究具有非常重要的理论和现实意义。
但是据发明人了解，目前对于TBM掘进过程中的破岩机理研究只根据岩体的破岩形式来研究TBM破岩机理，对TBM掘进时产生的岩碴未加太多的考虑，这样得到的数据比较单一，不全面。目前的破岩机理研究没有充分考虑TBM掘进时得到的岩碴的数据特征，多是只考虑了TBM设备参数以及岩石力学特征等数据；这样得到的破岩机理结果准确性不高。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法，本公开考虑到最大轴线中位数、平均值、众数、几何特征、突出角等多种岩碴数据等数据，具有比较高的破岩机理结果。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，包括转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构、数据处理分析系统和振捣回收机构，其中，
所述刀盘推进机构包括液压推进单元和控制器，所述液压推进单元能够推动TBM刀盘平移，所述控制器被配置为控制平移速度；
所述转动机构包括驱动件和可绕中心轴转动的透明箱体，所述驱动件带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况；
所述传送机构设置于TBM刀盘下端，将TBM破岩时产生的岩渣输送至振捣回收机构设置处；
所述扫描机构包括至少两组扫描仪，一组扫描仪沿传送机构的延伸方向依次排布，另一组扫描仪沿刀盘周向分布，被配置为全方位对岩渣进行扫描；
所述数据处理分析系统与其他各机构连接，控制各个机构动作，并接收数据。
作为进一步的限定，所述转动机构包括第一齿轮、第二齿轮、驱动件、履带和透明箱体，所述第一齿轮与透明箱体固定，所述履带缠绕在第一齿轮和第二齿轮上，所述驱动件驱动第二齿轮，通过履带传动进而带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况。
作为进一步的限定，还包括控制平台，所述控制平台对透明箱体的转动进行控制，透明箱体上设置有扭矩传感器。
作为进一步的限定，所述刀盘为等间距隔断布设的等边矩形结构，被均等分为多个正方形，每个正方形正中设有卡槽，以放置滚刀，且滚刀可在卡槽上 进行拆卸。
所述刀盘由于等间距布设，可实现各空间位置滚刀的组合布设，以研究不同间距、不同空间位置布设滚刀的破岩机理研究。
滚刀可以是楔形滚刀，可以是盘形滚刀，不局限于这两种类型。
滚刀类型、滚刀间距皆可自由组合，以实现对不同类型滚刀组合的破岩机理研究。
作为进一步的限定，所述传送机构为履带式传输带。
作为进一步的限定，所述透明箱体为钢化玻璃制成，所述透明箱体内部设置有用于固定岩石试样的固定件。
作为进一步的限定，所述刀盘推进机构只沿刀盘中心轴轴向运动。
作为进一步的限定，所述扫描仪均能够转动。
作为进一步的限定，所述转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构和振捣回收机构设置于一基座上。
基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：
将用于研究的岩体试样装入透明箱体，利用箱体内部的固定件进行固定；
采用转动机构与刀盘推进机构相结合，模拟TBM破岩，控制试样的转动速度与刀盘的推进速度；
用岩碴传送机构以一定速度将得到的岩碴运出，经过各个扫描仪自动进行全面的扫描；
对数据进行处理分析，得到岩碴特征与破岩之间的关系，并存储所有数据。
通过分析得到碎裂特征和受力特征之间的函数关系式，得到岩碴特征与破 岩之间的关系。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本装置操作简单，流程简明。
高强度钢化玻璃箱体在保证试验装置强度的同时，也可以保证在外部实时监控岩体破岩情况。
各分机构由主机同一控制，自动化程度高，岩碴最后经过振捣回收机构处理，可以再次利用。
数据分析过程实时记录，可用于其他研究。分析数据得到的结果简明清楚，专业人士或非专业人士都能得到结论。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为装置整体示意图；
图中：1.1——工作基座；1.2——箱体固定结构；1.3——箱体旋转控制台；1.4——箱体；1.5——刀盘；1.6——刀盘固定结构；1.7——刀盘推进控制台；1.8——岩碴传送装置；1.9——位于箱体固定下方的扫描仪；1.10——位于传送装置两侧的扫描仪；1.11——主机；1.12——处理分析机构；1.13——振捣回收机构。
图2为箱体示意图；
图中：2.1——箱体主体；2.2——封盖；2.3——主体与封盖的铰接；2.4——主体与封盖的连接；2.5——岩体固定件。
图3为箱体转动装置示意图；
图中：3.1——箱体上的齿轮(大齿轮)；3.2——大齿轮的轮齿；3.3——控制台处的齿轮(小齿轮)；3.4——小齿轮的轮齿；3.5——履带。
图4为岩碴传送装置示意图；
图中：4.1——上履带；4.2——下履带；4.3——驱动装置。
图5为振捣回收装置示意图；
图中：5.1——底板；5.2——振捣器械。
图6为刀盘结构；
图中：6.1——刀盘基座；6.2——卡槽。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，基座1.1保持模型试验装置的稳定性，试验全部在基座上进行；用于装填岩体的试验箱1.4顶面开口，用于放进岩体试样，其四壁由高强度钢化玻璃组成，可透过高强度钢化玻璃直观的观察到实时TBM破岩过程；箱体1.4 被1.3通过焊接方式固定在基座上，再由试样转动机构1.2控制箱体旋转；刀盘1.5被固定装置1.6通过焊接方式限制水平和竖向位移，只能由控制台1.7控制进行沿轴向的位移；岩碴通过岩碴传送机构1.8传输，扫描仪1.9、1.10对岩碴进行全尺度全方位的扫描，所得数据以及其他各分机构的数据都经由数据传输束传输到主机1.11中进行存储与数据处理分析；最后岩碴经过振捣回收机构1.12、1.13处理后可实现再利用。
箱体内部有5个固定岩体试样的固定件2.5。箱体上部设置有封盖固定件2.4。
箱体整体由高强度钢化玻璃制成。
试样转动机构1.2如图3所示，包括第一齿轮、第二齿轮、驱动件、履带和透明箱体，第一齿轮与透明箱体固定，所述履带缠绕在第一齿轮和第二齿轮上，驱动件驱动第二齿轮，通过履带传动进而带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况。
箱体的中心轴位置进行固定支撑，由试样转动机构1.2带动箱体转动；刀盘位于液压推进装置上，箱体面向刀盘的那一面有开口，可以保证刀盘对箱体内部的岩体试样进行切割。
刀盘1.5为一4*4等间距隔断布设的等边矩形结构，被均等分为16个正方形，每个正方形正中设有卡槽，可放置滚刀，且滚刀可在卡槽上进行拆卸。
刀盘由于等间距布设，可实现各空间位置滚刀的组合布设，以研究不同间距、不同空间位置布设滚刀的破岩机理研究。
滚刀可以是楔形滚刀，可以是盘形滚刀，不局限于这两种类型。
滚刀类型、滚刀间距皆可自由组合，以实现对不同类型滚刀组合的破岩机理研究。
刀盘1.5由液压推进装置推动而产生平移。液压推进装置由控制平台控制，可调节平移速度。控制平台通过数据传输束将数据传输到主机。
如图4所示，岩碴传送机构用于输送破岩得到的岩碴，具体包括上履带4.1，下履带4.2和驱动装置4.3，上履带4.1，下履带4.2相互连接，由驱动装置4.3驱动，履带偏软，减少对岩碴的影响。
在岩碴传送机构旁的多个位置设有多台扫描仪，做到对岩碴全尺度全方位的扫描。
岩碴传送机构位于透明箱体的下方，从箱体下方开始，一直延伸到振捣回收机构，可以进行岩碴的输送。
刀盘固定装置下方和传送装置两侧都有扫描仪器1.9、1.10，对岩碴进行全方位的扫描得到相关数据
所有数据都传输到主机1.12上进行统一处理分析
所有数据都经由数据传输束传输到主机，进行存储与数据处理分析，为之后的其他研究提供相关数据。
主机连接显示器和控制平台。显示器可实时显示数据分析结果。
最后对岩碴进行了振捣回收处理，做到了再利用。
下面，结合一实施例对本发明进行进一步的描述。
A.对试验装置连线进行检查，确保各线缆、接口正常连接；
B.将用于研究的岩体试样进行简单的修整，从高强度钢化玻璃构成的试验箱顶部装入，利用箱体内部的固定装置进行固定，盖上箱体的上盖，利用封盖固定装置2.4封闭箱体；
C.拆卸滚刀组合，按位于箱体旋转控制台上的按钮实现箱体旋转，同时按位于刀盘推进控制台上的按钮实现刀盘的加载，利用位移传感器进行数据的记录；
D.按位于主机操作平台处的按钮，利用岩碴传送机构以一定速度v将得到的岩碴运出，经过位于不同方位的各台高精度扫描仪自动进行全尺度全方位的扫描；
E.高性能主机对数据进行处理，得到岩碴最大轴线中位数、平均值、众数、几何特征、突出角等多种数据，在PC端matlab平台上可以通过计算对测得数据进行图像生成，可以得到岩碴最大轴线随时间的概率分布规律、岩碴总体积随时间的规律、不同扭矩情况下岩碴几何分布特征、岩碴几何分布的时间演化规律、力矩-时间规律、比耗能-时间规律，分析得到岩碴特征与破岩之间的关系，并存储所有数据；
各数据分别处理，每种数据都可形成单独的图像。
用分析得到碎裂特征和受力特征之间的函数关系式，结合相关软件，对各数据分别处理，可得到每种数据单独的图像，分析图像得到岩碴特征与破岩之间的关系。
F.完成试验的岩碴经由振捣回收机构处理，可实现再利用。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结 合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

  1. 一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：包括转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构、数据处理分析系统和振捣回收机构，其中，
    所述刀盘推进机构包括液压推进单元和控制器，所述液压推进单元能够推动TBM刀盘平移，所述控制器被配置为控制平移速度；
    所述转动机构包括驱动件和可绕中心轴转动的透明箱体，所述驱动件带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况；
    所述传送机构设置于TBM刀盘下端，将TBM破岩时产生的岩渣输送至振捣回收机构设置处；
    所述扫描机构包括至少两组扫描仪，一组扫描仪沿传送机构的延伸方向依次排布，另一组扫描仪沿刀盘周向分布，被配置为全方位对岩渣进行扫描；
    所述数据处理分析系统与其他各机构连接，控制各个机构动作，并接收数据。
  2. 如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述转动机构包括第一齿轮、第二齿轮、驱动件、履带和透明箱体，所述第一齿轮与透明箱体固定，所述履带缠绕在第一齿轮和第二齿轮上，所述驱动件驱动第二齿轮，通过履带传动进而带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况。
  3. 如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：还包括控制平台，所述控制平台对透明箱体的转动进行控制，透明箱体上设置有扭矩传感器。
  4. 如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述刀盘为等间距隔断布设的等边矩形结构，被均等分为多个正方形，每个正方形正中设有卡槽，以放置滚刀，且滚刀可在卡槽上进行拆卸。
  5. 如权利要求4所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：
    滚刀类型、滚刀间距皆自由组合，以实现对不同类型滚刀组合的破岩机理研究。
  6. 如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述传送机构为履带式传输带。
  7. 如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述透明箱体为钢化玻璃制成，所述透明箱体内部设置有用于固定岩石试样的固定件。
  8. 如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述刀盘推进机构只沿刀盘中心轴轴向运动。
  9. 如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述扫描仪均能够转动；
    或，所述转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构和振捣回收机构设置于一基座上。
  10. 基于权利要求1-9中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：
    将用于研究的岩体试样装入透明箱体，利用箱体内部的固定件进行固定；
    采用转动机构与刀盘推进机构相结合，模拟TBM破岩，控制试样的转动速度与刀盘的推进速度；
    用岩碴传送机构以一定速度将得到的岩碴运出，经过各个扫描仪自动进行全面的扫描；
    对数据进行处理分析，得到岩碴特征与破岩之间的关系，并存储所有数据。
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