[发明专利]一种土压可控的盾构机始发及掘进过程模拟试验装置

说明书

本发明公开了一种土压可控的盾构机始发及掘进过程模拟试验装置，包括可控地层应力模拟土体箱系统、具有注浆与渣土运输功能的盾构模型系统和具有绝对水平稳定性的推进及切削动力系统三部分；可控地层应力模拟土体箱系统包括压力控制模块和箱体；具有注浆与渣土运输功能的盾构模型系统包括刀盘底座、锥形前盾体、集成盾尾、盾壳、传动轴、密封轴承、注浆系统和渣土运输系统；具有绝对水平稳定性的推进及切削动力系统包括水平推进系统、刀盘切削动力系统和水平导向模块。可以实现地层应力控制、盾构始发及掘进过程模拟，更加逼近盾构施工真实状况，且该装置结构稳定性，掘进过程密封性良好，占地面积小，具有普遍适用性。

技术领域

本发明涉及一种隧道工程机械，尤其涉及一种土压可控的盾构机始发及掘进过程模拟试验装置。

背景技术

随着城市轨道交通的发展，盾构法已成为轨道交通建设必不可少的施工技术。现阶段，对于盾构机掘进过程中盾体与土体、刀具与土体相互影响以及刀具磨损规律研究鲜少，相关理论尚未形成完整体系。一方面由于实际工程中进行试验难度大、相关参数难以提取、试验成本高且具有一定安全风险，导致现场试验进展较少；另一方面现有的盾构机模拟试验装置模拟工况与实际差距较大，考虑条件相对单一，模拟试验效果较差。

中国发明专利CN 112761653 A和中国实用新型专利CN 214303835 U提出了一种泥水-土压双模可切换式盾构掘进模拟试验装置。虽然该装置能够进行简单条件盾构掘进模拟，但仍存在诸多缺点，首先土样箱部分无法实现初始压力控制，即无法模拟地层应力状况；其次没有考虑盾构始发状态及掘进过程密封处理，且掘进过程中会发生渗液、漏砂现象，与实际相差甚远；第三，装置结构稳定性不够，模拟盾构掘进中会产生水平方向上的反作用力和沿切向的力矩，对于结构及方向稳定控制要求较高，该装置在此方面作用明显不足。

中国实用新型专利CN 211504685 U提供了一种高水压泥水平衡盾构综合模型试验装置，该装置实现了高水压条件下模拟泥水平衡盾构水下隧道掘进过程中盾构掘进姿态和刀具磨损研究，但该装置投入成本高、体积结构庞大，不具有普遍适用性。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种土压可控的盾构机始发及掘进过程模拟试验装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的土压可控的盾构机始发及掘进过程模拟试验装置，包括可控地层应力模拟土体箱系统、具有注浆与渣土运输功能的盾构模型系统和具有绝对水平稳定性的推进及切削动力系统三部分；

所述可控地层应力模拟土体箱系统包括压力控制模块和箱体；

所述具有注浆与渣土运输功能的盾构模型系统包括刀盘底座、锥形前盾体、集成盾尾、盾壳、传动轴、密封轴承、注浆系统和渣土运输系统；

所述具有绝对水平稳定性的推进及切削动力系统包括水平推进系统、刀盘切削动力系统和水平导向模块。

与现有技术相比，本发明所提供的土压可控的盾构机始发及掘进过程模拟试验装置，通过可控地层应力模拟土体箱系统、具有注浆与渣土运输功能的盾构模型系统、具有绝对水平稳定性的推进及切削动力系统三部分实现了地层应力控制、盾构始发及掘进过程模拟，更加逼近盾构施工真实状况，且该装置结构稳定性，掘进过程密封性良好，占地面积小，具有普遍适用性。利用该装置可进行盾构始发以及不同土压和掘进参数条件下刀具磨损、渣土改良、土层沉降和刀具土体相互作用规律研究，可为相关工程应用和理论研究提供支持与参考。

附图说明

图1为本发明实施例的土体箱结构示意图；

图2为本发明实施例的土体箱结构剖视图；

图3为本发明实施例的盾构模型系统示意图；