[实用新型]模拟马蹄形盾构掘进的分段式缩尺寸试验模型

说明书

本实用新型涉及一种模拟马蹄形盾构掘进的分段式缩尺寸试验模型，包括驱动控制单元、收缩机构和模型分段连接；每个单位马蹄形盾构机均包括驱动控制单元、液囊和外壳，液囊安装于外壳与内衬之间，液囊上下面分别与外壳和内衬连接组成收缩机构；驱动控制单元包括与液囊配套的液压系统，液囊通过内衬中间的通孔与液压系统连接；外壳为由壳体片连接组成的马蹄形外壳，相邻两个壳体片之间分别通过凹槽结构连接，且相邻两个壳体片之间有活动间隙；每组液囊的液压系统与外部控制端相连形成模型分段连接。本实用新型的有益效果是：本实用新型使用多个液囊，采用刚性机械结构及外壳，有效的抗压防止形变，使数据更精确。

技术领域

本实用新型涉及一种模拟马蹄形盾构分段式掘进的试验模型，属于地下工程技术领域。

背景技术

近年来，我国多个城市致力于城市隧道的建设，同时在科研方面也投入了极大的精力。马蹄形盾构作为我国自主研发的新型盾构，其结合了圆形断面衬砌适应不同围岩压力分布的能力强、矩形断面面积利用率最高的优点。马蹄形盾构在适应围岩压力的基础上，提高了隧道的空间利用率，并且可以针对不同土质层进行最大面积、最大角度的精细开挖，因此对其进行深入研究十分有必要。

而在研究过程中，现场测试存在很多不确定因素，故大多采用室内缩尺寸模型试验，鉴于试验的需要，一种模拟马蹄形盾构分段式掘进的试验模型能更便于试验的进行，为获得的试验数据能为将来实际施工提供有效帮助。

依据现有资料得出，马蹄形盾构机相关的缩尺寸模拟试验较少。且多数土体模拟实验存在以下不足：

(1)现有的盾构机模型对新型盾构机的研究较少，马蹄形盾构作为我国自主研发的新型盾构有很大的研究价值。

(2)现有的盾构机模拟试验只有一个盾构机模型进行收缩和扩张模拟，仅研究二维土体变形。

(3)现有的多数模拟盾构机不够精细，较为粗糙，对数据准确性有一定的影响；或是手动运行的，操作比较繁琐。

(4)针对大型模型试验或现场实验而言，其费用较高。

如同济大学朱合华团队以直径6.34m的土压平衡式盾构机为参照原型，制造了直径为400mm的双壳单螺旋模型盾构，该模型盾构的掘削刀盘和螺旋出土器共轴。西南交通大学何川团队以土压平衡式盾构机为原型，设计并制造了直径为520mm和800mm土压平衡式模型盾构试验系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种模拟马蹄形盾构掘进的分段式缩尺寸试验模型。

这种模拟马蹄形盾构掘进的分段式缩尺寸试验模型，包括驱动控制单元、收缩机构和模型分段连接；每个单位马蹄形盾构机均包括驱动控制单元、液囊和外壳，液囊安装于外壳与内衬之间，液囊上下面分别与外壳和内衬连接组成收缩机构；驱动控制单元包括与液囊配套的液压系统，液囊通过内衬中间的通孔与液压系统连接；外壳为由壳体片连接组成的马蹄形外壳，相邻两个壳体片之间分别通过凹槽结构连接，且相邻两个壳体片之间有活动间隙；每组液囊的液压系统与外部控制端相连形成模型分段连接。

作为优选：相邻两个单位马蹄形盾构机之间通过橡皮膜套连接。

作为优选：每个单位马蹄形盾构机设有一组液囊，液囊六个为一组，围成一圈首尾相连。

作为优选：外壳由六个类弧形壳体片组成，六个壳体片首尾相连紧贴液囊。

本实用新型的有益效果是：

(1)使用多个液囊，采用刚性机械结构及外壳，有效的抗压防止形变，使数据更精确。

(2)采用分段控制，更加符合实际模拟中的数据变化。

(3)模型的控制可完全由电脑或电子控制端进行控制，使操作方便稳定，能更好的模拟多项实验。