[发明专利]一种自动闭合式模型盾构机刀盘土压力传感器安装装置

说明书

本发明公开了一种自动闭合式模型盾构机刀盘土压力传感器安装装置，由安装孔封闭机构和传感器安装机构组成。安装孔封闭机构固定在刀盘面板背面，且固定板上的圆孔与刀盘传感器安装孔同心。传感器安装机构通过固定板上的圆孔后，嵌入刀盘传感器安装孔内，并固定在传感器安装孔封闭机构上。安装完成后传感器安装孔封闭机构弹簧处于压缩状态。完成传感器更换，重新安装传感器安装机构时，用传感器安装机构顶推锥形顶入块使得密封块打开，进而将传感器安装机构安装入刀盘传感器预留孔。随着刀盘旋转，锥形顶入块掉入土中，土压力传感器受力面与土体接触，实现刀盘土压力的继续监测。

技术领域

本发明涉及一种可实现模型盾构刀盘土压力传感器更换，且可以实现传感器安装孔自动封闭的装置，属于盾构试验技术领域。

背景技术

在盾构掘进过程中，开挖面的稳定性对盾构施工安全至关重要，对开挖面上的土压力实时监测，是确定盾构施工参数，确保开挖面的稳定的关键。同时，开挖面前的地层扰动情况、土压力的变化情况，以及施工参数匹配性的研究，都与开挖面上压力的大小密切相关，实现盾构刀盘土压力的稳定监测对于盾构施工意义重大。采用模型盾构机开展隧道开挖模拟试验是一种重要的研究方法，为了在实验室中更好地研究盾构掘进施工对周围环境的影响，国内外很多学者对模型盾构试验机进行了研究，如北京交通大学2007研制的土压平衡盾构设备、何川2013研制的小直径泥水平衡盾构机，山东大学2016研制的小直径泥水平衡盾构等，何川(2008，2014)研制了可实现盾构施工全过程模拟的土压平衡盾构机，这些盾构机只是实现了土压舱面板土压力的监测。北京工业大学2020研制了可实现刀盘土压力监测的模型盾构机，但是土压力传感器固定在盾构机刀盘上，试验过程中难以对其更换。盾构施工过程中，刀盘土压力传感器与土体持续摩擦，易发生损坏，实现试验过程中损坏土压力传感器的更换十分必要。同时，当地层中含水时，更换土压力传感器时会引起水体流失，甚至喷涌，设计一种方便土压力传感器拆卸、且在拆卸后可将安装孔自动封闭的土压力传感器安装装置十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便模型盾构刀盘土压力传感器更换，且土压力传感器拆卸后可自动封闭传感器安装孔的装置，为盾构施工过程中刀盘土压力数据的稳定采集和盾构开挖试验的安全提供保障。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自动闭合式模型盾构机刀盘土压力盒安装装置，包括：安装孔封闭机构1和传感器安装机构2。

传感器安装机构2中：土压力传感器13放入保护壳14内部，并通过传感器固定件15将土压力传感器13固定在保护壳14顶端，保护壳14顶部设置限位机构，防止土压力传感器16从保护壳14中滑出。土压力传感器13的信号线从传感器固定件15的引线孔19引出。

安装孔封闭机构1中：密封块6嵌入滑轨4内部，可沿滑轨4滑动，通过第一螺栓5将滑轨4固定在位置固定块3上，在滑轨4的两端安装弹簧反力粱7，在反力梁8和密封块6之间安装一组弹簧7，同时弹簧内部设置限位杆9，防止弹簧7发生弯曲变形；所述弹簧限位杆9一端固定在反力梁8上，另一端深入密封块6顶部的预留孔内，密封块6上下移动时，弹簧限位杆9可从密封块6预留孔中伸入伸出。

安装孔封闭机构1通过第二螺栓11固定在刀盘20面板的背面，固定块3上的圆孔10与盾构刀盘20的土压力传感器安装孔同心。传感器安装机构2通过安装孔封闭机构1固定在盾构刀盘20的土压力传感器安装孔内。土压力传感器13的信号线从盾构刀盘20和轴承21预留的引线孔22引至刀盘轴承21后部，并从出线孔引出，然后与无线发射模块23连接。在刀盘驱动电机24启动后，无线发射装置23随盾构刀盘20同步转动，避免了土压力传感器信号线被绞断。无线发射模块23将土压力传感器13的电信号转换为无线信号发射出去，由外置的接收装置接收，实现盾构刀盘20土压力的监测。