[发明专利]一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法

说明书

本公开提供了一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法，包括转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构、数据处理分析系统和振捣回收机构，刀盘推进机构包括液压推进单元和控制器，所述液压推进单元能够推动TBM刀盘平移，所述控制器被配置为控制平移速度；转动机构包括驱动件和可绕中心轴转动的透明箱体，所述驱动件带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况；传送机构设置于TBM刀盘下端，将TBM破岩时产生的岩渣输送至振捣回收机构设置处；扫描机构包括至少两组扫描仪，一组扫描仪沿传送机构的延伸方向依次排布，另一组扫描仪沿刀盘周向分布，被配置为全方位对岩渣进行扫描；数据处理分析系统与其他各机构连接，控制各个机构动作，并接收数据。

技术领域

本公开涉及一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

全断面隧道掘进机(TBM)是一种用于地下工程全断面开挖的机械施工设备，具有施工效率高、安全可靠、施工质量高等优点，根据工程实践经验，当隧道的长度与直径之比大于600时，采用TBM进行隧道施工是经济的，因而在国内外得到越来越广泛地使用。在这个大背景下，对TBM破岩过程中破岩机理等相关问题的研究具有非常重要的理论和现实意义。

但是据发明人了解，目前对于TBM掘进过程中的破岩机理研究只根据岩体的破岩形式来研究TBM破岩机理，对TBM掘进时产生的岩碴未加太多的考虑，这样得到的数据比较单一，不全面。目前的破岩机理研究没有充分考虑TBM掘进时得到的岩碴的数据特征，多是只考虑了TBM设备参数以及岩石力学特征等数据；这样得到的破岩机理结果准确性不高。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法，本公开考虑到最大轴线中位数、平均值、众数、几何特征、突出角等多种岩碴数据等数据，具有比较高的破岩机理结果。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，包括转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构、数据处理分析系统和振捣回收机构，其中，

所述刀盘推进机构包括液压推进单元和控制器，所述液压推进单元能够推动TBM刀盘平移，所述控制器被配置为控制平移速度；

所述转动机构包括驱动件和可绕中心轴转动的透明箱体，所述驱动件带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况；

所述传送机构设置于TBM刀盘下端，将TBM破岩时产生的岩渣输送至振捣回收机构设置处；

所述扫描机构包括至少两组扫描仪，一组扫描仪沿传送机构的延伸方向依次排布，另一组扫描仪沿刀盘周向分布，被配置为全方位对岩渣进行扫描；

所述数据处理分析系统与其他各机构连接，控制各个机构动作，并接收数据。

作为进一步的限定，所述转动机构包括第一齿轮、第二齿轮、驱动件、履带和透明箱体，所述第一齿轮与透明箱体固定，所述履带缠绕在第一齿轮和第二齿轮上，所述驱动件驱动第二齿轮，通过履带传动进而带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况。

作为进一步的限定，还包括控制平台，所述控制平台对透明箱体的转动进行控制，透明箱体上设置有扭矩传感器。

作为进一步的限定，所述刀盘为等间距隔断布设的等边矩形结构，被均等分为多个正方形，每个正方形正中设有卡槽，以放置滚刀，且滚刀可在卡槽上进行拆卸。

所述刀盘由于等间距布设，可实现各空间位置滚刀的组合布设，以研究不同间距、不同空间位置布设滚刀的破岩机理研究。

滚刀可以是楔形滚刀，可以是盘形滚刀，不局限于这两种类型。