[发明专利]一种模拟盾构机刀具磨损的试验装置和方法

权利要求书

1.一种模拟盾构机刀具磨损的试验装置，其特征在于，包括：钢制反力架（1）、土箱（2）、切削刀具装置（4）、液压系统（3）、动力及传力系统（5）、滑轨（6）和传感量测系统，所述切削刀具装置（4）中包括刀具（14）；

所述钢制反力架（1）包括横梁、立柱和底座，所述横梁用于固定所述切削刀具装置（4）、滑轨（6）和动力与传力系统（5），所述底座用于固定所述土箱（2）和所述液压系统（3），所述液压系统（3）中包括液压千斤顶（9）；

所述土箱（2）内装有经固结处理的工程土体，所述工程土体的上表面与土箱（2）的开口边缘平齐，所述刀具（14）安装在刀座（12）上，所述刀座（12）安装在液压千斤顶（9）的柱塞端部；

所述动力及传力系统（5）包括电动机、变速箱和齿条（10）构成的传力机构，所述动力及传力系统（5）通过滑轨（6）与所述切削刀具装置（4）电路连接，通过所述液压系统（3）将所述刀具（14）下降到所述工程土体的上表面，所述动力及传力系统（5）通过电信号编程实现对刀具（14）往复运动的控制，所述刀具（14）对所述工程土体进行往复式切削；

所述传感量测系统测量所述刀具（14）对所述工程土体的切削过程中产生的位移、温度和/或压力数据；

在所述土箱（2）的两个相对的侧面分别设置一个曲面箱壁（7），其中一个曲面箱壁（7）为活动壁，连接有一组液压系统（3），另一个曲面箱壁（7）通过4根弹簧连接在土箱（2）的主体上；

在所述土箱（2）的另外两个相对的侧面分别设置一个钢格栅箱壁（8），所述钢格栅箱壁（8）的底部密封、上部敞开，所述钢格栅箱壁（8）与土箱（2）采用螺栓连接；

所述传感量测系统包括位移传感器（11）、温度传感器（13）、压力盒（16）、数据采集仪（17）和计算机（18），所述位移传感器（11）安装在刀座（12）与液压千斤顶（9）油缸之间；所述温度传感器（13）安装在刀具（14）上部；所述压力盒（16）分5层布设在靠近固定曲面箱壁（7）的一侧，每层3枚；所述压力盒（16）、位移传感器（11）、温度传感器（13）分别通过数据线与数据采集仪连接；所述数据采集仪（17）通过数据线与计算机（18）连接；

盾构现场取土进行土体剪切试验、标准贯入度试验，再取土到实验室加入不同比例的快粘粉和水，进行土体固结；进行固结后土体的剪切试验、标准贯入度试验，得到与现场原状土粘聚力、内摩擦角、贯入度相同的土体、快粘粉与水的配合比例，根据所述配合比例制作工程土体。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液压系统（3）包括两台液压千斤顶（9），油缸固定在钢制反力架（1）上，柱塞与曲面箱壁（7）的活动壁刚性连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刀具（14）为模拟盾构软土切刀，所述刀具（14）可更换，所述刀具（14）与所述刀座（12）之间通过单向铰链（15）连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述液压系统（3）中的两台电液伺服千斤顶通过布置在土箱底部的压力盒（16）传感的压力数据进行反馈调节，获得所述土箱（2）内的工程土体的压力。