[发明专利]一种泥水盾构开挖溶洞位置确定的实验模拟装置

说明书

本发明提供一种泥水盾构开挖溶洞位置确定的实验模拟装置，模型试验箱设有箱体，箱体上端盖设有箱盖，箱体内部设有承压板和模拟地层，承压板下部与模拟地层顶部相接触；模拟地层内部设有模型溶洞；箱体第一侧部开有通孔，通孔位置与模型溶洞位置相匹配；通孔处安装有盾构推进装置，盾构推进装置从通孔伸入到箱体内；箱盖与承压板之间安装有空气加压装置；模型溶洞连接有测量装置，测量装置用于根据盾构推力、扭矩以及推进距离的变化，来预测盾构推进装置前方溶洞的位置。本发明根据盾构推力、扭矩以及推进距离的变化，来预测盾构推进装置前方溶洞的位置，从而达到对泥水盾构开挖区溶洞位置的确定，保证盾构机在岩溶区的安全施工。

技术领域

本发明涉及土木工程的隧道工程泥水盾构技术领域，尤其涉及一种泥水盾构开挖溶洞位置确定的实验模拟装置。

背景技术

地下隧道施工时，不可避免的会遇到岩溶问题。在采用泥水盾构方式施工时，当遭遇岩溶时，会导致前方泥浆漏失，从而引起掌子面的失稳；同时岩溶会造成盾构机沉降和盾构姿态控制难，风险十分高。对溶洞进行及时的探测以及处理，可以有效的避免这样的情况发生。

对于岩溶探测手段进行了大量的研究，其中大多数是物探手段，且基本都是地面探测方式；对于无法进行地面探测的区域，目前开挖大多数是依靠经验，洞内探测手段较少，相应的模型试验较少。如何在没有地面物探的情况下，保证盾构机在岩溶区的安全施工，是当前亟待需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种泥水盾构开挖溶洞位置确定的实验模拟装置，装置可以模拟岩溶探测方式，对溶洞进行及时的探测以及处理，保证盾构机在岩溶区的安全施工。

泥水盾构开挖溶洞位置确定的实验模拟装置包括：模型试验箱；

所述模型试验箱设有箱体，箱体上端盖设有箱盖，箱体内部设有承压板和模拟地层，承压板下部与模拟地层顶部相接触；

模拟地层内部设有模型溶洞；

箱体第一侧部开有通孔，通孔位置与模型溶洞位置相匹配；

通孔处安装有盾构推进装置，盾构推进装置从通孔伸入到箱体内；

箱盖与承压板之间安装有空气加压装置；

模型溶洞连接有测量装置，测量装置用于根据盾构推力、扭矩以及推进距离的变化，来预测盾构推进装置前方溶洞的位置。

进一步需要说明的是，盾构推进装置包括：外筒，外筒穿过通孔，安装在箱体内；

外筒内部设有推进杆，推进杆的一端设有刀盘，刀盘伸至外筒的端部；

推进杆的另一端伸出至箱体外部，且连接有驱动刀盘运转的电动机；

外筒采用钢制材料制作。

推进杆上安装有速度传感器，速度传感器用于检测推进杆的速度；

刀盘的转轴位置设有转速传感器，转速传感器用于检测刀盘的转速。

进一步需要说明的是，外筒内部设有多根支撑架；

支撑架的两端顶持在外筒的内壁上，支撑架与外筒的内壁通过焊接方式连接；

推进杆采用钢制材料制作，推进杆长度与箱体长度一致。

进一步需要说明的是，所述空气加压装置包括：扭盘螺纹扭杆和托盘；

托盘固设到承压板上；托盘和箱盖上分别设有与扭盘螺纹扭杆相适配的螺纹孔；

扭盘螺纹扭杆与箱盖通过螺纹孔连接，扭盘螺纹扭杆与托盘通过螺纹孔连接，旋转扭盘螺纹扭杆对承压板加压，使承压板对模拟地层压实。

进一步需要说明的是，所述空气加压装置包括：空气压缩机；