[发明专利]一种可实现衬砌支护功能的土压平衡模型盾构试验机

说明书

本发明公开了一种可实现衬砌支护功能的土压平衡模型盾构试验机，包括模型箱、盾壳、切削系统、顶进系统、出土系统和支护系统。试验开始之前将衬砌固定在盾壳外部，并与盾壳截面保持同心。试验开始之前将通过连接装置讲衬砌固定在盾壳上。然后启动顶进系统和切削系统，切削下来的土体流入土压舱，土压舱内建立起稳定的土压力后启动螺旋出土器排土。试验过程中通过调节在刀盘转速、顶进速度和螺旋出土器的转速使开挖面保持稳定。开挖完成后，采用固定法兰将衬砌固定在模型箱上，将盾构机撤出模型箱，衬砌留在开挖完成的隧道内。采用该模型盾构机，不仅可以进行盾构机掘进参数、及其施工对地层及既有结构影响的研究。

技术领域

本发明涉及一种可实现衬砌支护功能的土压平衡模型盾构试验机，属于盾构试验技术领域。

背景技术

盾构法修建隧道具有施工速度快、噪音小、不影响地面交通，是城市修建地铁隧道建设的首选。但盾构法施工也不可避免的对周围地层和环境产生影响，开展现场试验周期长、成本高、受地层条件影响大，因此采用模型盾构机开展隧道开挖模拟试验是一种重要的研究方法。为了在实验室中更好地研究盾构掘进施工对周围环境的影响，国内外很多学者对模型盾构试验机进行了研究，如Nomoto(1999)等人研制的可进行离心试验的小型盾构机、Champan(2006)等人建立的适用于黏土的小模型盾构机、以及国内上海隧道股份有限公司(1996)研制的小盾构模拟试验台、上海隧道股份有限公司联合浙江大学、同济大学等(2004)研制的大直径模型盾构机、同济大学(2006)研制的双壳单螺旋模型盾构、北京交通大学(2007)研制的土压平衡盾构设备、何川(2013)研制的小直径泥水平衡盾构机，山东大学(2016)研制的小直径泥水平衡盾构等，这些模型盾构试验机都可以较好的模拟盾构的掘进过程，但是不能实现盾构施工中的管片支护功能。上海大学(2013)设计了一种可实现衬砌支护功能的土压平衡盾构试验装置，但该试验系统设计较为简单，与真实盾构机相差较大，且土压舱的设计仅适用于流塑性较好的软粘土，适用范围有限。因而设计一种既能真实模拟盾构机掘进功能，又能实现衬砌支护功能的土压平衡模型盾构试验机十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供可一种可实现衬砌支护功能的土压平衡模型盾构试验机，既可以真实的模拟盾构机的掘进过程，同时能实现掘进过程中的衬砌支护功能。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种可实现衬砌支护功能的土压平衡模型盾构试验机，包括模型箱1、盾壳3、切削系统、顶进系统、出土系统和支护系统。