[发明专利]一种试验用竖向管道掘进装置及其使用方法

权利要求书

1.一种试验用竖向管道掘进装置，其特征在于，包括：液压千斤顶、模型主体单元、注浆泵、数据量测单元和支架，所述模型主体单元由模型箱、盾构隧道模型和竖向顶管模型组成，所述模型箱为顶部不加盖的矩形箱体且放置于支架上，模型箱顶部开凹槽；

所述盾构隧道模型由多个半圆柱体依次连接而成，放置于所述模型箱底部，所述模型箱底部和盾构隧道模型中心处留有第一通孔，所述竖向顶管模型的顶部穿过所述第一通孔；

所述竖向顶管模型由顶管机身、掘进刀盘和螺旋取土器、发动机、漏斗、排土管和发动机组成；

所述液压千斤顶顶住顶管机身的下端面，后螺旋取土器的中心连杆从顶管机身底部穿过后与所述螺旋取土器及掘进刀盘固定连接，所述顶管机身的底部与所述螺旋取土器的中心连杆之间封闭仅留有第二通孔，通过该第二通孔将上部结构于下侧发动机连接，漏斗安装在顶管下部，在顶管下部侧面开两个通孔组成排土管；

所述注浆泵和所述注浆孔通过注浆管相连通；所述数据量测单元，由位移传感器、应变片、土壤应力传感器中的一个或多个组成；所述位移传感器固定在模型箱上方的凹槽上用于测量地表位移；所述应变片贴在下册隧道的内侧用于测量所述盾构隧道模型内侧应变；

所述土壤应力传感器放在刀盘中心用于测量所述顶管机身顶部土压力。

2.根据权利要求1所述的一种试验用竖向管道掘进装置，其特征在于，所述凹槽上安装有固定件，所述位移传感器通过传感器支架固定在所述固定件上。

3.根据权利要求1所述的一种试验用竖向管道掘进装置，其特征在于：所述掘进刀盘包括刀盘面板、切刀和先行刀，刀盘面板处还有开口用于排土，横向支撑和径向支撑用于稳定刀盘面板，切刀和先行刀安装在径向支撑上。

4.根据权利要求1所述的一种试验用竖向管道掘进装置，其特征在于：所述螺旋取土器外径同所述顶管机身内径。

5.一种试验用竖向管道掘进装置使用方法，其特征在于：该方法在权利要求1所述的装置中实现，该方法包括：

S1、顶进切土过程：启动所述液压千斤顶，让加载装置对所述顶管机身进行顶升；同时发动机发动旋转，带动螺旋取土机和掘进刀盘进行旋转，切割顶进下来的土体；

S2、注浆排土处理：在加载过程中，打开注浆泵并通过注浆管向掘进刀盘处进行注浆，注浆材料选择膨润土材料，同时进行排土过程，随着所述掘进刀盘和所述螺旋取土器的旋转，所述顶管机身内部砂土落入所述顶管机身底部漏斗处，通过漏斗的引导，将落下来的砂土引入到下侧的排土管中，进行相应的排土过程；

S3、监测观察：通过所述数据量测单元采集数据，得出在竖向顶管顶升全过程量测项目的数据变化。