[实用新型]一种TBM撑靴撑紧围岩多因素模拟试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及模拟试验装置，尤其是涉及一种TBM撑靴撑紧围岩多因素模拟试验装置。

背景技术

全断面岩石隧道掘进机（TBM），是机械、电子、液压、激光技术一体化的大型工厂化隧道施工作业系统。TBM法具有掘进速度快、施工周期短、作业环境好、对生态环境友好、综合效益高等优点，是国内外隧道施工方法的重要选择。随着中国国民经济的快速发展，国内城市化进程不断加快，中国城市地铁隧道、水工隧道、越江隧道和铁路隧道等将需要大量TBM。

TBM不同于其它工程机械，由于制造工艺复杂，技术附加值高，国际只有少数几个国家企业能生产，且造价高。对于我国施工常用的敞开式TBM，国内目前仅中国铁建重工一家公司拥有其自主知识产权，且只生产有一台样机；同时受限于现有数学计算的局限性，加上隧道岩土工程的复杂性，物理模拟试验成了研究掘进机关键技术进步重要方式。

目前，在实际施工中，TBM的撑靴撑紧围岩的作用力多是采用人工调整的方法且一般将TBM撑靴接地比压设定为常值，较少考虑TBM撑靴撑紧系统与推进系统、鞍架支撑系统间的耦合特性，也较少考虑撑靴与围岩的接触面不同等因素；这就导致现有的TBM撑靴撑紧围岩控制方式对复杂地质的适应性较差，在相对较软的岩层掘进时，过高的接地比压会破坏围岩的完整性，甚至造成隧洞侧壁坍塌；在较硬地层中掘进时，不够高的接地比压使得无法承受推进反力和反扭矩而导致打滑；这都可能造成施工过程中工程地质问题的发生甚至发展成严重的工程事故，造成重大的经济损失。因此搭建物理试验平台开展不同推进力大小和方向、不同鞍架支撑转矩大小、不同撑靴缸支撑力大小和不同撑靴撑紧围岩接触面等多因素下的撑靴撑紧围岩试验，研究出一种考虑多种因素耦合的撑靴撑紧围岩控制方式，这是具有重大意义的。

查阅现有技术文献资料，可知现有的TBM试验平台，大多为刀盘破岩模拟试验台或者为综合模拟试验台，对于综合试验台，其造价昂贵，对TBM撑靴与围岩的试验研究不够全面，不能综合考虑不同推进反力大小和方向、不同鞍架支撑转矩大小、不同撑靴缸支撑力大小和不同撑靴撑紧围岩接触面等多因素下的试验情况；所以目前还没有一种TBM撑靴撑紧围岩多因素模拟试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种TBM撑靴撑紧围岩多因素模拟试验装置，通过推进液压缸电液控制油路的比例减压阀控制推进液压缸压力，通过改变推进液压缸与主梁铰接座的位置来实现模拟撑靴受到不同大小和方向的推进反力作用；通过鞍架支撑缸液压缸控制油路的比例减压阀分别控制四支分两组平行分布于鞍架两侧的鞍架支撑液压缸的压力来实现模拟鞍架作用于撑靴的不同大小的转矩作用；通过撑靴液压缸控制油路的比例减压阀控制撑靴液压缸的压力来实现模拟不同撑靴支撑力；通过撑靴靴体的五个分体的拆装来实现模拟不同的撑靴围岩接触面。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括：容箱和TBM支撑推进机构；容箱包括容箱外壳、围岩侧壁模拟块和容箱前挡板；容箱前挡板固定在容箱壳体的前端；

TBM支撑推进机构包括推进液压缸与主梁铰接座、撑靴、主梁前连接板、撑靴液压缸与撑靴连接座、四支推进液压缸、后支撑梁底座、后支撑梁、四支鞍架支撑液压缸、二支撑靴液压缸、鞍架和主梁；

四支推进液压缸分两组平行分布于主梁左右侧，四支推进液压缸的一端分别通过推进液压缸与主梁铰接座与主梁铰接，四支推进液压缸的另一端铰接于对应的撑靴；鞍架凹槽横跨在主梁两侧，并与主梁两侧的凸台连接；主梁与后支撑梁上端固定连接；后支撑梁下端与后支撑梁底座铰接；

四支鞍架支撑液压缸分两组平行分布鞍架的两侧并一端与鞍架铰接，另一端与撑靴液压缸的缸筒凸台铰接；二支撑靴液压缸的缸筒相互固接,其缸杆均与同侧的撑靴液压缸与撑靴连接座固接，TBM支撑推进机构的主梁前连接板与容箱前挡板固接，两个撑靴靴体弧面与容箱内的围岩侧壁模拟块同心，后支撑梁底座弧面与容箱内弧面接触；

四支推进液压缸、二支撑靴液压缸和四支鞍架支撑液压缸分别与各液压缸电液控制油路连接。

所述撑靴的靴体是分体式的，由两个第一靴体、两个第二靴体和一个第三靴体五个分体组成，第一靴体与第二靴体的连接和第二靴体与第三靴体的连接均通过凸台与凹槽进行定位；各分体均为由形板拼焊而成。

所述主梁两侧的推进液压缸与主梁铰接座均有三组且左右两侧对称布置，主梁单侧的各组推进液压缸与主梁铰接座沿纵向等距分布且各组推进液压缸与主梁铰接座的铰接孔中心与主梁侧壁的横向距离等量递增。