[发明专利]一种用于架设盾构隧道开挖模型的试验装置及工作方法

说明书

本发明涉及一种用于架设盾构隧道开挖模型的试验装置及工作方法，包括有左右平行设置的两轨道圆杆，该轨道圆杆经前后两支撑座连接支撑，两轨道圆杆前端固设有一模型箱，所述模型箱后端面开设有挖孔，所述挖孔后方同轴设置有盾构机模型，该盾构机模型前端由前支撑座支撑，后端经一驱动电机伸入并驱动盾构机模型内部旋转，所述驱动电机经一电机放置台固定在滑动台板上表面，所述滑动台板下表面通过若干滑动套筒套接在左右两轨道圆杆上实现前后滑动，滑动台板后端固连一千斤顶，该千斤顶的压力头朝后延伸并顶接在一弹性反力体系上，该用于架设盾构隧道开挖模型的试验装置结构合理，可以有效模拟盾构施工过程中的设备回缩状态。

技术领域

本发明涉及一种用于架设盾构隧道开挖模型的试验装置及工作方法。

背景技术

随着城市发展速度的不断加快，对市内交通运输的要求也逐步提高，目前已有越来越多的城市大力发展地铁建设。盾构法是地铁区间线路建造的主要方法，具有建造质量好、自动化程度高的优点，但是盾构开挖过程对周边地层和既有建筑物的影响也较为明显。

模型试验是众多研究方法中的一种，可以较为直观地反映工程现场的一般性规律，且能够实现多工况对比分析。在盾构施工对周边环境的影响研究中，室内模型试验已经成为可靠性较高的研究手段之一，所得成果对现场施工具有一定指导意义。

已有的模型试验从多方面对盾构隧道施工过程进行了研究，如模拟现场盾构旋挖对地层扰动的影响，以及对于开挖刀盘和盾尾注浆的相关模拟等。但在实施过程中，大多试验装置仅考虑对盾构动态开挖的实现，忽视了自身的稳定性，可能出现由于刀盘顶推力过大，导致试验装置反向移动甚至失稳的现象，难以在保持自身平衡的状态下对开挖位置和进度进行调整。同时，虽然大多模型试验中考虑了盾构开挖和注浆等因素对周边环境的影响，但是对于实际施工过程中，因拼装管片时千斤顶压力变化以及开挖面反向推力作用引起的盾构机械回缩现象考虑较少，难以获得回缩量及回缩压力大小。因此有必要发明一种用于架设盾构隧道开挖模型的试验装置及方法，在保证自身稳定的基础上控制开挖参数，进而可以考虑盾构开挖模型的反向回缩。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于架设盾构隧道开挖模型的试验装置及工作方法，不仅可以在满足试验设备自平衡的前提下调节盾构机模型试验开挖位置，控制开挖进度，也可以模拟盾构施工过程中的设备回缩状态。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于架设盾构隧道开挖模型的试验装置，包括有左右平行设置的两轨道圆杆，该轨道圆杆经前后两支撑座连接支撑，两轨道圆杆前端固设有一模型箱，所述模型箱后端面开设有挖孔，所述挖孔后方同轴设置有盾构机模型，该盾构机模型前端由前支撑座支撑，后端经一驱动电机伸入并驱动盾构机模型内部旋转，所述驱动电机经一电机放置台固定在滑动台板上表面，所述滑动台板下表面通过若干滑动套筒套接在左右两轨道圆杆上实现前后滑动，滑动台板后端固连一千斤顶，该千斤顶的压力头朝后延伸并顶接在一弹性反力体系上。

进一步的，所述模型箱后侧板上下竖直穿设有通槽，所述通槽内插设有若干高度调节挡板与一挖孔挡板，所述挖孔前后穿设在挖孔挡板上；所述通槽左右侧的模型箱后侧板上左右对称开设有若干高度调节孔，该通槽左右侧的高度调节孔均是上下间隔布置，两相邻高度调节孔之间距离与每高度调节挡板的高度一致。

进一步的，所述滑动台板前端上表面固设有盾构机模型限位块，盾构机模型限位块自上表面朝下凹设有一弧形限位槽，所述弧形限位槽表面与盾构机模型下表面支撑固定。

进一步的，所述滑动套筒设置有四个，分别设置在滑动台板下表面四角处，且左侧的两滑动套筒套接在左轨道圆杆上，右侧的两滑动套筒套接在右轨道圆杆上。

进一步的，所述滑动台板后端朝上延伸，该滑动台板后端壁后表面固设有千斤顶承托台，该千斤顶固连在千斤顶承托台上。