[发明专利]监测模型盾构机开挖面上土压力的装置和方法

权利要求书

1.监测模型盾构机开挖面上土压力的装置，其特征在于：该装置包括刀盘(1)和土压力监测系统(8)；刀盘(1)装在模型盾构机(2)的最前端，刀盘(1)的辐条(3)上装有刀具(4)，刀具(4)通过旋转切削前方土体；刀盘(1)的面板(5)上有一定的开口(6)，切削下来的土体经过刀盘(1)上的开口(6)进入刀盘后面的土压舱(7)内；

土压力监测系统(8)包括微型土压力计(9)、导线(10)和无线采集仪(11)；

所述的微型土压力计(9)呈上大下小的形状，微型土压力计(9)的尾部连接有导线(10)；微型土压力计(9)按试验设计位置测量开挖面前方土体的土压力；

面板(5)上挖有通透的凹槽(12)，凹槽(12)呈上大下小的楔形形状，凹槽(12)与微型土压力计(9)的形状和大小相一致；将微型土压力计(9)放入刀盘(1)的凹槽(12)内后，微型土压力计(9)的表面陷入凹槽(12)内，由于凹槽(12)上大下小，微型土压力计(9)不会掉出；微型土压力计(9)的上表面与刀盘(1)表面之间的孔隙(13)涂抹上耐磨油脂；

刀盘(1)背面挖出通向刀盘(1)圆心的导线槽(14)，微型土压力计(9)的导线(10)从导线槽(14)汇集到刀盘背面的中心区域，然后从空心传动轴(15)内导出；导线槽(14)用以连接凹槽(12)与空心传动轴(15)；

空心传动轴(15)是一空心的圆柱体，空心传动轴(15)内部打有通长的圆孔，用于将刀盘(1)上的微型土压力计(9)的导线(10)导出至空心传动轴(15)的尾部；

无线采集仪(11)由无线发射器(16)和无线接收器(17)组成；无线发射器(16)固定在模型盾构机的空心传动轴(15)的尾部，随着空心传动轴(15)一起旋转；无线接收器(17)放置在模型盾构机(2)一定距离处，能够接收到无线发射器(16)测得的数据。

2.利用权利要求1所述装置进行的监测模型盾构机开挖面上土压力的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S1将模型盾构机(2)的刀盘(1)对准要开挖土体，启动模型盾构机，开始向前掘进；

S2掘进过程中，刀盘(1)上的微型土压力计(9)、空心传动轴(15)和无线发射器(16)会随刀盘(1)一起旋转；

S3通过模型盾构机外的无线接收器(17)读取微型土压力计的读数，即为刀盘前方开挖面上的土压力值。