[发明专利]盾构掘进机同步注浆模拟试验平台

说明书

技术领域：

本发明涉及用于隧道盾构掘进机施工的模拟试验装置，具体涉及的是一种盾构掘进机同步注浆模拟试验平台，属于隧道建筑工程技术领域。

背景技术：

对于地下隧道施工技术的研究有很多方式，如理论分析等，而试验方法也是一种非常重要的科学方法，例如通过模拟试验的方法来研究盾构掘进机在地下隧道施工过程中的特性、土体的特性以及机土之间的相互作用关系。目前国内外一些企业、科研机构和大学都建立相关的实验室以设计建造相应模拟试验台来进行这一特定的工程模拟试验，如上海隧道工程股份有限公司就研制了大型盾构掘进模拟试验平台以进行盾构掘进机施工试验。

在采用盾构掘进机掘进法进行地下隧道的施工过程中，一边盾构掘进机的头部向前方土层掘进，一边在盾构掘进机尾部之内用成型管片完成隧道的砌衬，当盾构掘进机向前推进时，盾尾就同时前进而在土体与管片砌衬之间留下了建筑间隙。为了有效地控制周围土体的变形和地面沉降，保证隧道的稳定，这时就要采用浆液按照预定压力和注浆量同步均匀地注入管片壁后，充填盾构掘进机推进在盾尾后侧产生的建筑间隙，即进行同步注浆。同步注浆是隧道盾构掘进机施工中的一道重要工序，它是降低管片偏移、防止土体变形、控制地面沉降和减少隧道后期变形的重要手段，因此同步注浆应达到及时、均匀、足量的要求。同步注浆的质量受到浆液种类、注浆压力、注浆流量等诸多因素影响，如何采用合适的工艺参数以达到最佳的同步注浆效果，是隧道盾构施工技术领域中的重要课题，这一课题的研究只单纯地通过理论分析方法进行是不够的，试验研究是解决这一技术课题的必不可少的重要方法。

现有技术中尚未有检索到有关盾构施工中同步注浆模拟试验装置的资料。对于注浆模拟装置我们找到了中国专利ZL200810162251.4《一种新型注浆模拟装置》，该专利所述注浆模拟装置主要包括空气压缩机、调压阀、压力容器、试验模具等，注浆浆液放置在压力容器内，压力容器顶部与空气压缩机连接，通过空气压缩机向压力容器内压入空气而将浆液压出并注入试验模具，模拟试验过程可以通过调压阀来调节注浆压力，该注浆模拟装置只能模拟室内各种土体的压密注浆和劈裂注浆过程。

对于盾构掘进机同步注浆模拟试验而言，上述现有注浆模拟装置存在有如下不足：

1、无法模拟盾构掘进机同步注浆过程——该注浆模拟装置只能模拟室内各种土体的压密注浆和劈裂注浆过程，其试验模具无法模拟盾构掘进机的同步注浆过程。

2、模拟试验设备不能控制注浆流量——该注浆模拟设备通过空气压缩机将浆液压出，其只能通过调压阀控制注浆压力，而没有相应的装置来控制注浆流量，因而无法考察注浆流量对同步注浆效果的影响。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有注浆模拟装置无法进行盾构掘进机同步注浆模拟试验的缺陷，提供一种盾构掘进机同步注浆模拟试验平台，其能够模拟盾构掘进机推进过程中在盾尾进行同步注浆的过程，同时可以模拟不同的推进速度、注浆流量、注浆压力等工艺条件，从而研究各个工艺参数之间的相互关系及其对注浆效果的影响。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种盾构掘进机同步注浆模拟试验平台，其包括土箱、模拟管片、模拟盾尾、推进液压缸、导向桶、透明外桶、土压传感器、摄像头和注浆泵；所述土箱为方形箱体结构件，放置在地面以上，其内部能够充填试验土体；所述导向桶为圆管状构件，其轴线水平地设置于该土箱之中，该导向桶的一端与所述土箱的左侧壁固定连接；所述透明外桶为圆管状构件，其一端同轴地与所述导向桶的另一端固定相接，该透明外桶的另一端与所述土箱的右侧壁固定连接；所述模拟管片为透明的圆筒状构件，其同轴地套置于透明外桶之中，该模拟管片的一端与所述土箱的右侧壁固定连接，所述摄像头设置于模拟管片的内腔中，所述土压传感器设置于模拟管片的筒壁上；所述模拟盾尾为一端封闭的圆筒状构件，其同轴地设置于所述导向桶与模拟管片之间，该模拟盾尾的筒壁套置于模拟管片的外周，并且能够沿导向桶的内管壁和模拟管片的外筒壁进行轴向滑移，所述模拟盾尾的筒壁内设置有贯通该筒壁前后的注浆孔；所述注浆泵为螺杆计量泵，其与该注浆孔连通；所述推进液压缸与模拟盾尾同轴地设置于所述土箱上，其缸体固定于所述土箱的左侧壁上，其缸杆的顶端固定于模拟盾尾的封闭端上，该推进液压缸能够带动模拟盾尾往复运动。