[发明专利]一种局部加热对黏附力影响的测定装置与测试方法

说明书

本发明公开了一种局部加热对黏附力影响的测定装置与测试方法，由玻璃筒、吊环、限位块、木架、微型摄像头、接线木塞、吊带、金属片、导热柱、电阻丝、通电夹、通电线、通电接头、土体、土箱、电源和拉力计共同组成，在玻璃筒底部对称布置金属片，试验开始前将两根通电线的通电夹夹在电阻丝上，并将通电线另一端的通电接头连接在电源的两极，在特定的通电时间后，通过拉力计施加的拉力使玻璃筒与土体分离，测定在对土体局部加热作用下的土体黏附力变化；本装置实现对土体局部加热的功能，采用电阻丝作为加热材料能够便于控制不同加热时间或加热强度，是研究局部加热对泥饼形成和对土体黏附力影响的一种有效手段。

技术领域

本发明属于隧道与地下工程试验仪器技术领域，特别涉及一种局部加热对黏附力影响的测定装置与测试方法。

背景技术

近年来，随着经济水平的提高和城市化进程的加快，我国的盾构施工技术也逐步发展成熟。盾构机在盾构掘进过程中，盾构刀盘上的刀具与开挖面上土体持续作用，会产生大量的热量，这些热量会以传导的形式快速的传递至整个刀盘。在盾构刀盘正常掘进的过程中，这些热量可以通过盾构系统或周围的土体散发掉，并不能对刀盘造成很大的影响。但随着盾构的推进，刀盘表面形成泥饼并不断增长过程中，温度的升高会加快泥饼的硬结速度，从而导致刀具切削功能的下降和偏磨的发生，同时还会造成刀盘扭矩的增大。因此，研究不同温度对泥饼黏附力的影响规律是解决刀盘结泥饼问题的一种有效手段。

目前，国内外已有黏附力测定装置的相关研究，例如：20世纪50年代，Foutaine在《Investigation into the mechanism of soil adhesion》文中研制了以金属圆板作为测盘的土壤粘附仪。1984年，江苏工学院桑正中、张际先等人在《液压电测式土壤粘附力测定仪》文中开发出一种“液压电测式土壤黏附力测定仪”，提出一种采用液压机构和垂直导柱对界面在垂直方向上连续施压和卸载、采用电阻应变片悬臂梁式传感器获取黏附力数据的土壤黏附力测定仪。1993年，吉林工业大学任露泉等人在《土壤粘附力测量仪》的发明专利中开发的“土壤黏附力测量仪”采用组合式测盘解决土壤外附力大于内聚力时真实黏附力测不出(或测不准)的情况。在90年代中后期，吉林大学卢韶方、石要武等人在《多功能土壤实验台的研制》文中将计算机技术引入到土壤粘附仪的研制中，初步实现了土壤粘附仪的自动化。2002年，吉林大学王柏生在《土壤粘附特性测试系统的研究》文中通过改装电子万能试验机，能够实现在三角波、正弦波等不同运动方式下的土壤黏附力测量，2005年吉林大学孙璐在《土壤粘附特性测试系统采样频率及控制参数的研究》文中又对土壤粘附测试系统的采样频率和控制参数等作了进一步的完善。但这些黏附力测定装置的研究不能有效的进行测试在不同加热时间和加热强度影响下的黏附力变化情况，也没有涉及到利用电阻丝对特殊曲面底加热的情况，以及利用通电时间和通电强度改变温度，测试在不同的加热时间和加热强度下黏附力值及黏附力随电阻丝加热的变化规律。

为克服上述不足，本发明提出一种局部加热对黏附力影响的测定装置与测试方法，分析不同通电加热时间和通电加热强度下的土体黏附力值，得到土体黏附力随加热的变化情况，从而为刀盘结泥饼的防治提供有效分析依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种局部加热对黏附力影响的测定装置与测试方法。其目的在于，解决测量土体黏附力的试验中，通过控制不同位置的电阻丝加热来测试不同温度下黏附力值，从而达到获得土体黏附力随加热变化的规律，可以应用在刀盘结泥饼的防治工程之中。