[发明专利]一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置以及试验方法

权利要求书

1.一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，包括：

主体结构：包括支承基座，以及安装在支承基座上的两端开口的外筒(15)和密封隔板(39)，所述的外筒(15)的上方设有加土口(14)、改良剂注入口(12)和观察口(13)，所述的密封隔板(39)封堵住所述外筒(15)的一端，在密封隔板(39)的下方设有出土孔；

刀盘驱动系统：包括刀盘(37)、传动轴(11)和第一变频驱动电机(1)，所述的刀盘(37)设于外筒(15)内，其与密封隔板(39)之间区域形成土舱，在刀盘(37)靠近密封隔板(39)一侧设有伸入土舱的搅拌棒(35)，另一侧上布置有多个刀具，所述的传动轴(11)穿过密封隔板(39)，其一端与刀盘(37)固定连接，另一端与第一变频驱动电机(1)的输出转轴连接；

液压推进系统：包括推进活塞(40)和推进组件，所述的推进活塞(40)安装在外筒(15)的另一端，并由推进组件驱动向所述刀盘(37)前进或后退；

出渣系统：包括连接设置在出土孔处的螺旋输送筒(7)、第二变频驱动电机(8)和弃渣箱(16)，所述的螺旋输送筒(7)内设置外壁安装有螺旋叶片(32)的螺旋轴(33)，该螺旋轴(33)的一端连通螺旋叶片(32)的部分伸入土舱内部，另一端与第二变频驱动电机(8)连接并驱动，在螺旋输送筒(7)的中部下方还设有出渣口(9)，所述弃渣箱(16)布置于出渣口(9)正下方；

监测系统：包括多个传感器，以及与传感器连接的传感器数据采集控制箱(29)，所述的传感器包括设于密封隔板(39)上的第一压力传感器(34)，设于推进活塞(40)上的第二压力传感器(41)，设于推进组件上的位移传感器(23)和加压传感器，以及设置在所述传动轴(11)和第一变频驱动电机(1)之间的扭矩传感器(4)。

2.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的支承基座包括支重底座和上部支架，其中，所述的支重底座为由基座梁(19)和支撑腿(18)组成的框架结构，

所述的上部支架包括水平撑杆(17)和四根与支重底座连接的竖直撑杆(20)，所述竖直撑杆(20)两两布置在外筒(15)的两端，且位于同一端的两根竖直撑杆(20)之间分别留有供传动轴(11)和推进组件穿过的间隙，所述的水平撑杆(17)通过缀板连接所述四根竖直撑杆(20)的顶端。

3.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，在第一变频驱动电机(1)和传动轴(11)之间还设有第一减速器(2)和所述扭矩传感器(4)，其中，第一减速器(2)通过转轴连接所述第一变频驱动电机(1)，扭矩传感器(4)的两端分别通过连接第一减速器(2)和传动轴(11)。

4.根据权利要求3所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，在扭矩传感器(4)和传动轴(11)之间还固定设置卸载推进系统传来的压力的止推器(10)。

5.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的刀盘(37)呈辐射条状，其与传动轴(11)键连接；

所述的刀具包括中心鱼尾刀(36)和多把刮刀(38)，所述的刮刀(38)围绕中心鱼尾刀(36)交错布置，并满足对土体切削无盲区。

6.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的推进组件包括推进油缸(22)和液压柱塞泵，其中，液压柱塞泵由千斤顶(27)和油箱(28)组成，所述油箱(28)与推进油缸(22)之间设有前进油压管(25)和后退油压管(26)，推进油缸(22)的输出前端设有连接推进活塞(40)并带动其前进或后退的油缸轴(21)，

在推进油缸(22)内安装有所述位移传感器(23)和加压传感器。

7.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构渣土改良模拟试验装置，其特征在于，所述的第一变频驱动电机(1)和第二变频驱动电机(8)分别连接可调节其转速的第一电机调速仪(31)和第二电机调速仪(30)，其中，第二变频驱动电机(8)还具有反向旋转功能。