[实用新型]一种土体滑动摩擦系数测量装置

说明书

本实用新型属于地下施工领域，具体涉及一种土体滑动摩擦系数测量装置，包括试验台、量测机构和动力机构；试验台包括试验架、定轴和能升降垫脚；量测机构包括钢板、套管、量角器刻度盘、量角器指针、水准器、光电门和轻质圆环；钢板转动时，量角器指针与量角器刻度盘配合能实现对钢板转动角度的测量；水准器安装于钢板上；光电门固定于钢板上并位于量角器刻度盘的一侧，轻质圆环设于钢板上并与光电门相邻设置，同时轻质圆环能沿钢板滑动并穿过光电门。其能有效保证测量的连贯性，并提高测量结果的准确性。

技术领域

本实用新型属于地下工程施工领域，具体涉及一种土体滑动摩擦系数测量装置。

背景技术

在地下工程的施工过程中，施工机械器具与土体相互作用时会产生摩擦作用，土体与机具等之间的摩擦系数会对施工机械或材料的选型和施工效率有着较大的影响。例如盾构机在施工过程中，盾壳、刀盘和螺旋出土器都会与土体产生摩擦，在施工时需要得到较为准确的土体滑动摩擦系数，以便设定施工参数。下面以土体与土压平衡盾构螺旋出土器间滑动摩擦系数的测量为例，论述土体滑动摩擦系数测量的重要意义。

土压平衡盾构是通过控制掘进速度和压力舱中控制渣土的排放速度来调节压力舱的压力，从而平衡开挖面的土水压力。在盾构机掘进过程中，通过盾构机的掘进速度来控制盾前土体的开挖量，同时控制螺旋排土器的转速来控制舱土的排放量，当开挖量和排土量保持一致时，盾构机才能进行正常的施工而不会出现超挖或欠挖等现象，进而影响地层稳定性，也就保证了施工的质量。因此，在土压盾构机施工过程中经切削进入压力舱的土体必须满足塑性流动状态，即较低的渗透性、良好的流动性、较小的摩擦系数和扭矩。若不满足这些条件，土压盾构机在施工过程中舱土通常会出现结饼、土舱闭塞和喷涌等三种导致施工无法正常进行的事故。

土体改良技术是指在切削下来的渣土中加入添加剂从而改良土体的力学性质，使其达到塑性流动状态，进而解决盾构机在施工过程中出现的结饼、土舱闭塞和喷涌等问题。因此，无论是未改良前的掘削渣土，还是改良后的土体，都需要进行土体与盾构机具等之间的摩擦系数。然而，目前学术界和工程界还没有统一公认的用于土体滑动摩擦系数的测量装置和方法，大多数学者采用简单的滑板实验来土体的外摩擦角。

实用新型专利“一种土体摩擦系数测量装置”(申请号201620078879.6)通过手摇摇柄，牵引线提升滑板一端，可以大致测得待测试样的外摩擦角，该装置易于操作，但驱动方式为人工驱动，提升速度稳定性难以保证，实验误差较大。

实用新型专利“一种模拟土压盾构螺旋出土器摩擦系数的测量装置”(申请号201220361657.7)采用丝杠调节的方式调节滑板的倾斜角，该装置滑板倾斜角增大的稳定性较难保证。

实用新型专利“一种摩擦系数测量器”(申请号201020149263.6)为中学物理实验教具，采用定位插销来调节滑板的倾斜角，调节幅度小、连续性差、误差大，不用来进行实验研究。

上述已知专利都是采用人力驱动，不能保证滑板角度抬升的均匀连贯；另外待测试样在滑板上出现微小滑动时也不易为人所察觉，以上原因都会给测量结果带来误差。

实用新型内容

本实用新型提供一种土体滑动摩擦系数测量装置，其能有效保证测量的连贯性，并提高测量结果的准确性。