[发明专利]模拟隧道开挖的可视化装置

权利要求书

1.一种模拟隧道开挖的可视化装置，包括高能加速器CT扫描系统、转台系统和隧道模型系统，其特征在于，还包括开挖系统和震动系统，所述开挖系统用于模拟隧道钻孔；所述开挖系统包括钻孔装置、移动装置和支撑装置，所述钻孔装置与所述支撑装置通过导轨滑块连接，所述钻孔装置包括钻孔驱动装置、钻进刀盘、钻孔装置外仓、螺旋输送轴和压力传感器，所述钻进刀盘、所述钻孔装置外仓依次套设于所述螺旋输送轴外侧；所述压力传感器设置于所述螺旋输送轴远离所述钻孔驱动装置的一端，以实时监测钻孔推进力；所述钻孔驱动装置的动力输出端与所述螺旋输送轴固定连接，以控制钻孔进程；所述钻孔装置外仓设置于所述螺旋输送轴的外侧，在钻孔时，所述钻孔装置外仓设容纳所述钻进刀盘开挖下来的渣土，并通过所述螺旋输送轴的螺旋设计传送渣土至外侧的渣土仓；所述移动装置设置于所述支撑装置，用于带动所述钻孔装置靠近或远离所述隧道模型系统；所述移动装置包括移动驱动装置、传动丝杠、推进导轨和传动装置，所述传动丝杠的动力输入端与所述传动装置的动力输出端固定连接，通过所述移动驱动装置的正反转控制所述钻孔装置的推进或后退；所述传动丝杠远离所述移动驱动装置的一端通过丝杆支撑结构设置于所述支撑装置，用于与所述传动装置配合承载所述传动丝杠，所述传动丝杠的方向设置与所述钻孔装置的钻进方向一致；

所述震动系统包括震动装置和升降驱动装置，所述升降驱动装置通过丝杆驱动所述震动装置上升或下降，以模拟隧道围岩所受的施工爆破或者地震环境；所述震动装置包括震动结构、震动传输杆和震动头，所述震动头通过所述震动传输杆固设于所述震动结构；所述震动结构的侧面设置有用于丝杆贯穿的螺纹孔，通过所述震动结构可实现不同震动频率、震动幅度的震动模拟，得到不同震动状态下隧道围岩的受力变形破坏状态；

所述转台系统设置于所述隧道模型系统下方，用于带动隧道模型旋转；

所述高能加速器CT扫描系统包括射线源装置和探测器装置，所述射线源装置和所述探测器装置分别相对设置于所述隧道模型系统的两侧，用于检测隧道围岩的受力变形状态，所述射线源装置与所述探测器装置的检测视野覆盖所述隧道模型系统。

2.根据权利要求1所述的模拟隧道开挖的可视化装置，其特征在于，所述传动装置包括第一带轮和第二带轮，所述第一带轮固设于所述移动驱动装置的动力输入端；所述第二带轮固设于所述传动丝杠远离所述隧道模型系统的一端；所述第一带轮和所述第二带轮通过皮带形成同步带传动。

3.根据权利要求1所述的模拟隧道开挖的可视化装置，其特征在于，所述传动装置包括主动齿轮、第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮分别与所述主动齿轮啮合传动；所述主动齿轮固设于所述移动驱动装置的动力输出端；

所述传动丝杠包括第一传动丝杠和第二传动丝杠；

所述第一从动齿轮固设于所述第一传动丝杠远离所述隧道模型系统的一端；所述第二从动齿轮固设于所述第二传动丝杠远离所述隧道模型系统的一端。

4.根据权利要求1所述的模拟隧道开挖的可视化装置，其特征在于，所述震动装置包括震动结构、震动传输杆和震动头，所述震动头通过所述震动传输杆固设于所述震动结构；所述震动结构的侧面设置有用于丝杆贯穿的螺纹孔。

5.根据权利要求4所述的模拟隧道开挖的可视化装置，其特征在于，所述震动结构为激振器。

6.根据权利要求1所述的模拟隧道开挖的可视化装置，其特征在于，所述升降驱动装置为步进丝杆电机。

7.根据权利要求1所述的模拟隧道开挖的可视化装置，其特征在于，所述隧道模型系统包括模型箱体和法向加载装置，所述法向加载装置固设于所述模型箱体上的反力架，用于进行隧道模型的加载以模拟上覆层压力；所述模型箱体的两侧设置有与所述钻孔装置相适配的通孔，用于所述钻孔装置的钻进。

8.根据权利要求7所述的模拟隧道开挖的可视化装置，其特征在于，所述法向加载装置为液压缸。