[发明专利]一种泥水盾构机冲刷实验系统及其应用的模拟实验装置

说明书

本发明公开了一种泥水盾构机冲刷实验系统及其应用的模拟实验装置，包括水箱、第一进水管、第二进水管、回水管以及承压箱；第一进水管和第二进水管一端分别通过水泵与水箱连接，第一进水管另一端连接至承压箱，第一进水管上设有截止阀；第二进水管另一端与流量分配器连接，流量分配器的出水端通过若干分流管路连接至承压箱内布置的若干喷头；回水管与承压箱连接，回水管上设有自动背压阀。本发明能模拟盾构掘进过程中刀盘面板区域喷头冲刷情况，提供不同冲刷速度和水土压下刀盘冲刷能力模拟、不同盾构刀盘喷头数量以及不同结构喷头压力下刀盘喷头冲刷等方面研究的模拟实验台，从而为工程实践过程中刀盘面板冲刷系统设计提供更好的实施方案。

技术领域

本发明属于盾构设备的实验装置，具体涉及一种泥水盾构机冲刷实验系统及其应用的模拟实验装置。

背景技术

近些年来，国内地下工程建设进入了快速发展阶段，其中泥水盾构掘进机已经广泛地应用于穿越江河湖泊、海洋隧道施工中，但泥水盾构机在复杂地层掘进过程中仍会遇到多种重大难题，其中亟待解决的问题之一便是盾构机刀盘泥饼胶结问题。当刀盘面板出现泥饼胶结现象时，盾构机容易出现刀具卡死、刀盘异常磨损、开挖仓区域碴土堆积等一系列问题，影响了盾构刀具切削能力，严重降低了盾构机掘进效率。针对泥饼胶结问题目前主要采取的解决措施是对刀盘掌子面上喷头数量、流量以及喷射方向进行地质适应性设计，但这种设计工作一般在工程开始之初便展开，由于缺乏科学性指导，单凭工程经验在设计过程中往往存在盲目性，故不能准确有效地解决泥饼胶结问题，且刀盘面板冲刷系统布置方案定型后在施工过程中往往无法进行修正，因此急需提供一种科学的设计方法指导工程实践。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有泥水盾构机的冲刷系统不能够准确解决泥饼胶结问题的技术难题，提供一种泥水盾构机冲刷实验系统及其应用的模拟实验装置，通过专门的实验设备模拟泥水盾构机的刀盘冲刷实验，对刀盘面板冲刷性能展开相应的科学研究。

本发明采用如下技术方案实现：

一种泥水盾构机冲刷实验系统，包括：

提供水源的水箱1；

形成泥水盾构机开挖仓压力环境的第一进水管11；

形成冲刷流场的第二进水管12；

以及回水管；

所述第一进水管11和第二进水管12一端分别通过水泵15与水箱1连接，所述第一进水管11另一端连接至泥水盾构机开挖仓压力环境，第一进水管11 上设有截止阀111；所述第二进水管12另一端与流量分配器121连接，所述流量分配器121的出水端通过若干分流管路122连接至泥水盾构机开挖仓压力环境内布置的若干喷头125；

所述回水管与泥水盾构机开挖仓压力环境连接，回水管上设有自动背压阀 131。

进一步的，所述分流管路122上均设有流量控制阀123和流量计124。

进一步的，所述第一进水管11和第二进水管12通过叉管的形式并联连接在水泵15的出水端。

进一步的，所述回水管包括第一回水管13和第二回水管14，所述第一回水管13和第二回水管14分别回流连接至水箱1；

所述自动背压阀131设置在第一回水管13上；

所述第二回水管14上设置有泄压阀141，并且泄压阀141的开启压力大于自动背压阀131的最大调节开启压力。

进一步的，所述流量分配器121具有一个小端和大端的内腔通道，其中小端与第一进水管11连接，大端上均匀设置若干与分流管路122对接的接口；

所述流量分配器121的小端和大端之间通过圆弧过渡变径结构连接。