[发明专利]一种异形隧道模拟挖掘装置及其使用方法

说明书

本申请涉及一种异形隧道模拟挖掘装置，包括：机械臂、开挖装置和导轨；所述机械臂安装在底座上，底座可放置于导轨上，开挖装置安装在所述机械臂前端；所述开挖装置包括闭环的传动链条，中央大齿轮和传动齿轮设置在所述传动链条内并分别与所述传动链条啮合，传动齿轮与中央大齿轮互相啮合；所述传动链条外侧固定有第一削土板，所述中央大齿轮的侧面固定有第二削土板，在工作状态，所述传动齿轮带动中央大齿轮和所述传动链条转动，第一削土板和第二削土板工作并将开挖废土带动至设置在所述中央大齿轮中央的废土出口处排出。本发明的异形隧道模拟挖掘装置具有灵活轻便、可移动、便于操作的特性，能够有效降低每次的试验成本，提高工作效率。

技术领域

本发明涉及隧道开挖领域，具体涉及一种异形隧道模拟挖掘装置。

背景技术

随着我国经济高速发展，修建连接山区的道路的需求变得迫切，同时城市地下空间的开发和利用也需要人们去修建隧道来满足这些需求。然而因各地地质条件不同，在修建隧道时前期往往需要可行性试验研究，开展隧道模型试验就是较为常见的方式。大量学者都对隧道开展了模型研究，但是多数模型试验在模拟隧道开挖时都是停留在圆形隧道的开挖，或是由人工进行手动开挖，不能进行异形(半圆、马蹄形)隧道的机械开挖，这就与真实的实际情况存在一定的差距，在进行受力分析时与真实情况存在一定的差距，导致模型试验的结果与真实隧道可能发生的情况存在一定的偏差，从而可能降低人们对模型试验的认可度。此外，人工开挖受人为因素影响较大，对隧道的开挖洞径和倾角不能做到很好的一致性，并且费时费力。

发明内容

针对上述问题，本发提供一种对不规则异形隧道实现机械化开挖，提高试验效率且能普遍适用，利于真实模拟的试验装置。技术方案如下：

一种用于异形隧道的模拟挖掘装置，包括：机械臂、开挖装置、底座和导轨；

所述机械臂安装在底座上，底座可放置于导轨上，开挖装置安装在所述机械臂前端；

所述开挖装置包括闭环的传动链条，中央大齿轮和传动齿轮设置在所述传动链条内并分别与所述传动链条啮合，传动齿轮与中央大齿轮互相啮合；

所述传动链条外侧固定有第一削土板，所述中央大齿轮的侧面固定有第二削土板，在工作状态，所述传动齿轮带动中央大齿轮和所述传动链条转动，第一削土板和第二削土板工作并将开挖废土带动至设置在所述中央大齿轮中央的废土出口处排出。

进一步，所述机械臂包括底座，所述底座与导轨可滑动连接。

进一步，所述机械臂包括多个可旋转的关节，能够调整开挖装置的倾角和高度。

进一步，所述传动齿轮有多个，可根据需要将传动链条撑起为不同形状，适应不同的形状隧道的开挖。

进一步，开挖废土通过废土出口处的外接导管吸出。

进一步，第二削土板为弯曲的片状结构，在所述中央大齿轮的侧面上呈顺时针均匀排布，所述第二削土板延伸至所述废土出口中心附近从而将开挖废土带动至所述废土出口。

进一步，所述传动齿轮连接驱动装置，从而带动传动链条和中央大齿轮转动。

另一方面，本申请还保护根据前述之一所述的异形隧道模拟挖掘装置的使用方法，包括以下步骤：

首先根据试验模型箱的尺寸调整机械臂，使开挖装置与模型箱隧道开挖洞口对齐；

启动驱动装置，带动动传动齿轮转动，进而带动中央大齿轮和传动链条转动，第一削土板和第二削土板随之同步转动并不断开挖隧道，所产生的开挖废土在废土出口处排出。

进一步地，外接导管将开挖废土吸出以实现连续开挖。

进一步地，在导轨上移动底座，从而控制每次开挖的进尺。