[发明专利]一种盾构全地形掘进模拟的液压加载智控式模型试验台

说明书

一种盾构全地形掘进模拟的液压加载智控式模型试验台，整体设计成模型箱型式，箱内包括承载主机、支撑挡板、加载系统、掘进系统、数据采集系统、上位机，其中：承载主机，位于线性滑轨之上，能够在滑轨上滑动；加载系统最大限度模拟盾构开挖位置处真实地应力，实现对不同埋深盾构掘进的模拟，为极端情况的超深盾构施工土体响应研究提供试验基础；掘进系统模拟盾构施工时盾构机的掘进过程；数据采集系统中，其数据采集仪能和土压力盒与位移传感器连接，从而获取试验时土体位移和土压变化；上位机与数据采集仪相连，获取土样的位移时空变化规律及力学响应效应；上位机与承载主机、掘进系统、加载系统连接，根据设定试验任务控制各个执行机构。

技术领域

本发明涉及盾构全地形掘进模拟的液压加载智控式模型试验台，主要用于模拟盾构施工的室内模型试验，属于隧道建筑工程技术领域。

背景技术

盾构法作为一种高效、安全的施工技术，在地铁隧道的施工中得到了大力推广。为研究盾构施工对周边环境及建构筑物扰动的影响，国内外学者常用的研究方法有：经验公式法、解析法、理论分析法、模型试验法、数值分析法等。由于原型盾构施工涉及复杂的施工流程和管理环节，基本不具备可重复性，在单一变量条件下难以获得确切的研究成果，而模型试验对隧道施工过程能够进行较好地真实再现，具有严格的理论基础和简便易行等优点，研究成果的可靠度也比较高，因而模型试验方法被广泛应用于岩土和地下工程领域。

盾构施工过程中掘进参数(推进速度、盾构直径)的选取对其周围土体的扰动程度具有较大影响，在实际工程当中通常是基于施工现场的反馈从而调整掘进的参数，对于风险管控具有一定滞后性，存在安全隐患。然而目前盾构掘进施工的室内模型试验仪器较少，从而无法在施工前知晓土体扰动的衍化进程。因此，针对现有技术的不足，设计了盾构全地形掘进模拟的液压加载智控式模型试验台。

发明内容

本发明目的在于提供了盾构全地形掘进模拟的液压加载智控式模型试验台，可以进行盾构施工室内模型试验，开展盾构直径、埋深、掘进参数、施工工况等方面研究。

技术方案：

一种盾构全地形掘进模拟的液压加载智控式模型试验台，其特征是，整体设计成模型箱型式，箱内包括承载主机、支撑挡板、加载系统、掘进系统、数据采集系统、上位机，其中：

所述承载主机，位于线性滑轨之上，能够在滑轨上滑动；与后向支撑挡板，侧向支撑挡板及下支撑挡板构成临时的试验模型箱；

所述加载系统最大限度模拟盾构开挖位置处真实地应力，实现对不同埋深盾构掘进的模拟，为极端情况的超深盾构施工土体响应研究提供试验基础；

所述掘进系统模拟盾构施工时盾构机的掘进过程；

数据采集系统中，其数据采集仪能和土压力盒与位移传感器连接，从而获取试验时土体位移和土压变化；

所述上位机与数据采集仪相连，获取土样的位移时空变化规律及力学响应效应；同时，上位机与承载主机、掘进系统、加载系统连接，根据设定试验任务控制各个执行机构。

盾构全地形掘进模拟的液压加载智控式模型试验台具有如下优点：

(1)本装置具有可模拟盾构掘进全过程施工的优点。

本申请装置聚焦盾构掘进施工时对周围土体的扰动效应，通过掘进系统和加载系统，真实模拟盾构掘进施工及所处土压力环境，结合上位机和数据采集仪所采集数据，获得模拟盾构掘进全过程施工期间，土样的压力变化值及位移变化值，掌握盾构施工过程中土体扰动的衍化规律，降低施工风险。

(2)本申请装置具有可实现对盾构不同掘进参数研究的优点。