[实用新型]双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置

说明书

本实用新型提供了一种双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置，其特征在于，包括：底座垫板；承载台，用于承载岩石试样；四块承压板，直立在承载台上，分别与岩石试样的四个侧面相对应；四块反力板，设置在底座垫板的边侧区域上，分别与四块承压板相对向；两个第一传力柱，分别安装在相邻的两个反力板上，并且抵接承压板；两个固定套，分别安装在相邻的另外两个反力板上；两个第二传力柱，分别设置在两个固定套内，并且抵接承压板，第二传力柱上设有与驱动构件相连接的连接口；两组拉杆，每组拉杆固定连接相对向的两个反力板；以及四组声发射监测传感器，分别与岩石试样的四个侧面相对应，监测岩石试样裂纹的形成和扩展过程。

技术领域

本实用新型属于实验装置领域，具体涉及一种双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置。

背景技术

全断面隧道掘进机TBM(Tunnel Boring Machine)广泛应用于长大深埋隧道施工，相比于传统钻爆施工的工法，TBM具有安全、机械化程度高、施工质量好、掘进速度快、作业环境好、综合效益高等优点。TBM通过安装于刀盘上的滚刀切削岩体以达到破岩掘进目的，在滚刀侵入并切削掌子面岩体过程中，岩体内部将产生损伤破裂并不断扩展发育，最终形成贯通裂纹使得岩块从掌子面剥落。随着西部大开发的逐渐深入，山岭隧道工程TBM掘进越来越多地面临高地应力赋存条件。因此，研究岩体在高围压赋存条件下滚刀破岩过程的力学特性显得尤为重要。

TBM施工现场环境复杂，可操作空间狭小，重要的实验仪器设备难以安装于刀盘或掘进面位置，此外掘进过程TBM机身剧烈的振动也将对实验结果产生影响。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置，能够在室内有效模拟施工现场 TBM滚刀贯入掌子面的破岩过程并监测岩体的裂纹扩展情况。

本实用新型为了实现上述目的，采用了以下方案：

本实用新型提供一种双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置，其特征在于，包括：底座垫板；承载台，安装在底座垫板的中部区域上，用于承载立方体形状的岩石试样；四块承压板，直立在承载台上，分别与岩石试样的四个侧面相对应；四块反力板，设置在底座垫板的边侧区域上，分别与四块承压板相对向；两个第一传力柱，分别安装在相邻的两个反力板上，向着对应的承压板延伸，并且抵接承压板；两个固定套，分别安装在相邻的另外两个反力板上；两个第二传力柱，分别设置在两个固定套内，向着对应的承压板延伸，并且抵接承压板，第二传力柱上设有与驱动构件相连接的连接口；两组拉杆，每组拉杆固定连接相对向的两个反力板；以及四组声发射监测传感器，分别与岩石试样的四个侧面相对应，监测岩石试样裂纹的形成和扩展过程。

在本实用新型所涉及的双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置中，还可以包括：四组声发射监测传感器分别设置在岩石试样的四个侧面上，承压板上设有与对应的侧面上的声发射监测传感器相匹配的避让槽。

在本实用新型所涉及的双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置中，还可以具有这样的特征：四组声发射监测传感器中，每组包含两个声发射监测传感器，每块承压板上设有两个避让槽，并且该避让槽的侧面设有让声发射监测传感器的传输线通过的开口。

在本实用新型所涉及的双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置中，还可以具有这样的特征：两个避让槽分别设置在承压板的上侧区域和相邻的一个边侧区域上，避让槽为圆形凹槽，中心到承压板边缘的最短距离为承压板相应边长的1/7～1/3。

在本实用新型所涉及的双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置中，还可以包括：两个液压千斤顶，作为驱动构件分别与两个第二传力柱上的连接口相连，并驱动第二传力柱对岩石试样施加侧向约束力。

在本实用新型所涉及的双向围压滚刀侵入破岩模拟实验装置中，还可以具有这样的特征：在固定套上设有向着侧面开口的开口槽，该开口槽与液压千斤顶的油管相匹配。