[发明专利]盾构刀盘转动及地表振动作用下开挖面稳定性模型试验装置

权利要求书

1.一种盾构刀盘转动及地表振动作用下开挖面稳定性模型试验装置，其特征在于，包括土箱部分、盾构系统、推进控制部分、振动加载及测量系统，其中：

所述土箱部分的箱体(3)为长方体，其观测面为透明有机玻璃板(1)，所述的透明有机玻璃板的性质为“半圆凸出型”，所述的半圆内径与刀盘(2)外径一致，可为刀盘(2)转动提供足够的空间；所述的箱体(3)，需要根据实际尺寸、加载条件进行结构加固，以箱体变形不影响试验结果为准；

所述盾构系统包括隧道结构(13)、刀盘(2)、刀盘土压力盒(15)：所述隧道结构(13)与箱体(3)固定连接；所述的刀盘土压力盒(15)与刀盘(2)固定连接；

所述推进控制部分包括：反力支架(6)、推进控制螺孔块(7)、中心螺杆(9)、旋转手柄(10)：所述反力支架(6)与箱体(3)固定连接；推进控制螺孔块(7)通过连接螺栓(8)与反力支架(6)连接；旋转手柄(10)与中心螺杆(9)固定连接；所述推进控制螺孔块(7)与中心螺杆(9)能够更换，采用不同的螺距模拟“推进速度-刀盘转速”的匹配关系；

所述振动加载及测量系统，包括地表激振器(4)、地表振动加载结构(4-1)、地表加速度计(5)；

所述地表激振器(4)固定在地表振动加载结构(4-1)上，通过不同的频率及振幅模拟地表的振动作用；所述的地表振动加载结构(4-1)的形式可根据试验模拟对象灵活设计；所述的地表加速度计(5)用以测量地表激振器(4)加载所产生的地表振动程度；

所述中心螺杆(9)与刀盘中心连接杆(12)通过法兰盘(11)连接；所述的刀盘(2)依次在刀盘中心连接杆(12)、法兰盘(11)、中心螺杆(9)的联动作用下，可旋转手柄(10)转动，同时，采用不同螺距的推进控制螺孔块(7)能够实现不同推进速度。

2.如权利要求1所述的一种盾构刀盘转动及地表振动作用下开挖面稳定性模型试验装置，其特征在于，地表振动加载结构(4-1)、地表加速度计(5)直接放置在模型土的上表面；实现了刀盘转动的同时，开挖面变形及失稳性态的直接观测；实现了地表振动及其与刀盘旋转动力耦合作用下开挖面响应观测。