[发明专利]一种合理评价岩体TBM施工适宜性的试验设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程设备技术领域，特别是一种合理评价岩体TBM施工适宜性的试验设备及方法。

背景技术

TBM(Tunnel Boring Machine)即隧道掘进机，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机。目前，随着我国水资源调配与高效率用项目的日益增多，引水隧洞的施工逐渐由TBM施工法代替了常规的钻爆法，但是在目前的TBM施工中，TBM掘进施工参数的确定以及刀盘的设计参数，这些重要的施工参数的设计主要是基于岩体力学特性、岩体结构以及地应力等方面进行综合确定的。但是岩体结构主要反映岩体中岩块组合方式，岩体强度单轴抗压、抗拉强度参数主要反映的是岩石块体的强度，间接反映了矿物之间结合的强度，与矿物本身的关系并不大。但是在实际的TBM施工中，TBM掘进施工的参数以及刀盘的磨损等除了与岩体力学特性、岩体结构以及地应力几个方面的因素有关之外，还与岩石中的组成矿物有很大的关系，如岩体中石英含量的多少，可能会在很大程度上要影响到TBM掘进设备中的刀盘设计参数、施工推进压力、刀盘扭矩等等。

但是目前还没有一种试验方法能够比较客观的评价一种岩石的TBM施工的可钻性，只能通过岩石单轴抗压强度、岩石抗拉强度等简单的试验结果评价岩体的TBM施工方法的适应程度。因此，亟待研制开发一种新的岩体可钻性，也就是岩体TBM施工适宜性的试验设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种合理评价岩体TBM施工适宜性的试验设备，其操作简单，可以综合地评价某一类岩石的可钻性，为实际工程中的TBM施工参数的确定以及刀盘的设计提供重要的基础与依据，保证引调水工程中的隧洞施工的可靠性与安全性。

本发明的另一目的是提供一种合理评价岩体TBM施工适宜性的试验方法，其可以综合地评价某一类岩石的可钻性，为实际工程中的TBM施工参数的确定以及刀盘的设计提供重要的基础与依据，保证引调水工程中的隧洞施工的可靠性与安全性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种合理评价岩体TBM施工适宜性的试验设备，它包括底座，该底座上设有研磨承台，该研磨承台侧方设有立柱，该立柱顶部设有机体；该机体侧面设有电机，该机体顶部设有与该电机连接的传动机构；该机体位于该研磨承台上方的一端穿设有竖向的钻杆，该钻杆能在该机体内上下移动；该钻杆底端设有钻头夹具，该钻头夹具固定设有研磨钻具；该钻杆顶部与该传动机构连接，能在该电机带动下转动；该机体上方架设有下压架，该下压架设有压力杆，该压力杆能对下方的钻杆施加固定的向下压力。

进一步的，所述钻头夹具侧面设有转速传感器，与所述机体侧面的转速表连接；所述压力杆底部设有压力传感器，与所述机体侧面的压力表连接。

进一步的，所述传动机构为皮带和皮带轮。

进一步的，所述机体套设在所述立柱上，并能沿所述立柱上下移动，并通过定位装置固定位置。

进一步的，所述研磨承台上表面设有卡具。

一种合理评价岩体TBM施工适宜性的试验方法，利用所述的试验设备，包括下列步骤：

将待测岩体固定在研磨承台的卡具中，使待测岩体不能移动；

设置固定的压力杆的向下压力及钻头夹具的转速，开启电机；

通过传动机构带动钻杆转动并通过研磨钻具向下研磨待测岩体；

研磨固定时间后，测量研磨深度。

进一步的，开启电机前，调节机体在立柱上的竖直高度，并通过定位装置固定位置，使所述研磨钻具的下表面与所述待测岩体的上表面刚接触。

本发明的有益效果是：本发明合理评价岩体TBM施工适宜性的试验设备及方法，其操作简单，可以综合地评价某一类岩石的可钻性，为实际工程中的TBM施工参数的确定以及刀盘的设计提供重要的基础与依据，保证引调水工程中的隧洞施工的可靠性与安全性。

附图说明

图1是本发明合理评价岩体TBM施工适宜性的试验设备的结构示意图。

具体实施方式

以下配合附图对本发明进行进一步的说明，然而并非用以限制本发明的实施范围。