[发明专利]一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台

说明书

本发明属于隧道工程设备领域，具体涉及一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台。解决了现有技术中TBM破岩试验装置功能单一、结构复杂、受力不合理以及无法真实模拟盾构机(TBM)实际工况的问题。本发明的技术方案是：包括底座和安装架，所述安装架上安装有加载装置，所述底座包括上试验台和下试验台，所述上试验台的一侧设置有第一水平液压缸和第一轨道，第一轨道上设置有直线式土箱装置，所述下试验台上设置有第二水平液压缸和第二轨道，所述第二轨道上设置有旋转式土箱装置，所述第一轨道和第二轨道位于加载装置的下方。本发明结构更加合理，能够真实模拟盾构机的实际工况，适用于盾构机直线和旋转两种模式的破岩试验。

技术领域

本发明属于隧道工程设备领域，具体涉及一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台。

背景技术

盾构机是一种专门用于地下隧道工程开挖的大型高科技施工设备，在盾构施工过程中，刀具磨损研究对于盾构机顺利掘进以及减少成本具有重要意义。盾构滚刀及切刀是刀盘破岩的主要刀具，滚刀刀圈属于易损易消耗的部件，破岩时直接作用于开挖面，具有工作环境恶劣、工作荷载不稳定、受荷载冲击大等特点，其耗损和寿命直接影响着掘进的质量、效率和成本。同时，切刀在掘进过程中也会存在相当大的磨损。因此，对滚刀和切刀磨损机理研究尤为重要。

盾构刀盘的直径可达6～10m，位于其边缘的刀具切割岩石的部分轨迹更近似于直线，因此盾构刀具试验台有直线式和回转式两种形式，直线式试验台模拟位于刀盘边缘位置的刀具，回转式试验台模拟位于刀盘中心位置的刀具。

目前美国科罗拉多矿业大学、国内中南大学、北京工业大学等高等院校及中铁隧道集团有限责任公司等机构对盾构刀具切削岩石进行了研究。科罗拉多矿业大学制作了线性切割试验台(Linear Cutting Machine),南京大学的姚羲和(TBM盘形滚刀线性切割试验中岩石破裂模式研究[D].南京：南京大学岩石力学与工程学院，2014：8.)也在其研究中使用了直线式刀具破岩试验台，但其仅能模拟单刀直线式滚压破岩过程，无法模拟原岩围压效应以及位于刀盘中心位置刀具的破岩。中南大学的张魁(公开号：CN101446537A)的专利装置中可同时安装多把滚刀来模拟多滚刀回转滚压破岩，但无法模拟位于刀盘中心位置刀具的破岩且没有将岩石围压效应等因素纳入研究。中铁隧道集团有限责任公司实用新型了一种TBM破岩试验装置(公开号：CN 102359919B),该装置同样无法进行考虑原岩围压效应和刀具运动形式等因素的切削试验。此外湘潭大学实用新型了一种岩石物料仓及TBM滚刀回转滚压破岩试验台(公开号：CN209342354U)，该试验台可以实现展有/无围压条件下滚刀回转破岩试验，但其岩石物料仓结构复杂，且由于该试验台只安装了一把刀，回转试验时大概率会对刀轴以及岩箱下方的导轨造成较大的弯矩/扭矩以致试验台损坏。

综上所述，现有技术中的TBM破岩试验装置存在功能单一、结构复杂、受力不合理以及无法真实模拟盾构机(TBM)实际工况的问题，不能满足TBM破岩试验的需要。

发明内容

针对现有技术中TBM破岩试验装置功能单一、结构复杂、受力不合理以及无法真实模拟盾构机(TBM)实际工况的问题，本发明提供一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，其目的在于：优化TBM破岩试验装置的结构，使其结构更加合理，并且能够真实模拟盾构机的实际工况，满足TBM破岩试验需要。

本发明采用的技术方案如下：

一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，包括底座和安装架，所述安装架的底部与底座固定连接，所述安装架上安装有加载装置，所述底座包括上试验台和下试验台，所述上试验台的一侧设置有第一水平液压缸和第一轨道，第一轨道上设置有直线式土箱装置，所述直线式土箱装置与第一水平液压缸连接，所述下试验台上设置有第二水平液压缸和第二轨道，所述第二轨道上设置有旋转式土箱装置，所述旋转式土箱装置与第二水平液压缸连接，所述第一轨道和第二轨道位于加载装置的下方。