[发明专利]一种研究顶管法施工开挖面破裂机理的实验装置及方法

权利要求书

1.一种研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置，其特征在于，包括：

透明模型箱：用于盛放透明土；

顶管机构：包括顶管总成及设置在透明模型箱一侧的顶进机构，所述顶进机构能够驱动顶管总成在透明模型箱内盛放的透明土中运动，所述顶管总成包括刀盘机构、排土车，多个能够拼接连接的顶管，刀盘机构能够与设置在顶管总成端部的顶管连接，用于对透明土进行剥削，顶管内设有导轨，相邻顶管内导轨能够拼接，排土车能够与导轨滑动连接，刀盘剥落的透明土能够进入排土车；

图像采集机构：包括设置在透明模型箱外周的至少三个激光发射器和相机，激光发射器用于对透明模型箱内的透明土产生多维散斑切面，相机用于采集散斑切面处的图像，相机与上位机连接，能够将采集的图像传输给上位机。

2.如权利要求1所述的一种研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置，其特征在于，所述透明模型箱包括透明的骨架及与骨架内侧面固定连接的透明钢化玻璃板。

3.如权利要求1所述的一种研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置，其特征在于，所述透明模型箱位于顶进机构所在一侧的箱壁设有开口，顶管总成能够通过开口进入透明模型箱内部，所述开口边缘处设有密封条，用于密封开口与顶管总成之间的空隙。

4.如权利要求1所述的一种研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置，其特征在于，所述顶进机构采用千斤顶，所述千斤顶的一端用于推动顶管总成运动，另一端与反力板固定连接，所述反力板固定设置。

5.如权利要求1所述的一种研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置，其特征在于，所述透明模型箱内设有支杆，所述支杆用于对顶管总成进行支撑，所述支杆一端与透明模型箱的箱壁固定连接，另一端伸出至透明模型箱外部与反力板固定连接。

6.如权利要求1所述的一种研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置，其特征在于，所述管片一端设有凹槽，另一端设有与所述凹槽相匹配的凸台，相邻管片能够通过凹槽和凸台拼接连接。

7.如权利要求1所述的一种研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置，其特征在于，所述刀盘机构包括泥土仓，所述泥土仓的一侧仓壁转动连接有多排刮刀刀片，相邻排刮刀刀片之间的位置设置有多个排土孔道，所述刮刀刀片与固定在泥土仓的仓壁的驱动机构连接，所述泥土仓另一侧仓壁底部设有多个排土口，排土口处设有用于将泥土仓内土排入排土车的螺杆送料机构。

8.一种权利要求1-7任一项所述的研究顶管法施工开挖破裂机理的实验装置的工作方法，其特征在于，启动激光发射器和相机，激光发射器在透明土中形成多维散斑切面，相机采集散斑切面的图像，顶进机构驱动管片总成在透明模型箱内的透明土中运动，管片总成端部的刀盘机构对透明土进行剥离，同时剥离的透明土进入排土车中排出，顶进过程中，相机采集透明土变形前后的散斑切面的图像，并将采集的图像传输给上位机，上位机对图像进行分析。

9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，顶管顶进前在其外部侧面涂覆机油。

10.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述上位机采用PIV技术分析相机采集的图像，得到透明土多维破裂机理。