[实用新型]一种卧式直线结构的盾构TBM破岩试验台

说明书

本实用新型公开了一种卧式直线结构的盾构TBM破岩试验台，属于隧道工程技术领域，其包括底座、土箱装置和刀具加载装置，所述土箱装置和刀具加载装置相对设置，所述土箱装置固定设置在底座上，所述刀具加载装置设置在底座上，所述刀具加载装置通过刀具加载运动架与所述底座活动连接；本实用新型可以模拟不同位置、不同刀间距的破岩试验；将土箱装置即岩样位置固定不动，调节刀具加载装置即滚刀的位置，本实用新型避免了现有技术中通过调节岩样的位置才能实现滚刀和岩样相对位置的改变的这一情况，避免了因岩样重量过大调节岩样时需要使用过多的能量和使用更复杂的传动系统。

技术领域

本实用新型属于隧道工程技术领域，具体属于一种卧式直线结构的盾构TBM破岩试验台。

背景技术

TBM(全断面硬岩掘进机)凭借高效、环保、自动化程度高、地质适应性强、施工速度快、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降等诸多优点在水利、交通、能源、国防等一大批关键地下空间工程项目中得到了广泛应用。盾构滚刀及切刀是刀盘破岩的主要刀具，滚刀刀圈属于易损易消耗的部件，破岩时直接作用于开挖面，具有工作环境恶劣、工作荷载不稳定、受荷载冲击大等特点，其耗损和寿命直接影响着掘进的质量、效率和成本。同时，切刀在掘进过程中也会存在相当大的磨损。因此，对滚刀和切刀磨损机理研究尤为重要。

近年来国内各大高校和科研院所加大了对盾构刀具设计、选用的研究投入和力度，其中借助TBM滚刀线切割试验台开展破岩试验研究是选用滚刀和设计TBM刀盘的重要途径和手段。目前已取得的结论为：无论滚刀还是切刀，其主要磨损机理皆为磨粒磨损。然而，由于现有标准线切割试验台在模拟破岩过程上的局限性：线性切割试验台皆为立式结构(立式结构会使岩渣无法自动掉落而大大干扰实验效果)，无法模拟出与掘进工况相接近的TBM 滚刀破岩过程。换而言之，现有TBM标准线切割试验台无法开展贴近实际工况下的盾构刀具直线滚压破岩试验。

目前美国科罗拉多矿业大学、国内中南大学、北京工业大学、天津大学等高等院校对盾构刀具切削岩石进行了研究。M.Cigla,S.YagizL.Ozdemir(Application of tunnelboring machines in underground mine development[C]//17th international miningcongress and exhibition of Turkey.2001:155-164.)在其研究中使用了线性切割试验台 (Linear Cutting Machine)，该试验台为双刀具支座，其中刀具支座沿双向可滑动，便于在不同位置固定，这样即可进行单刀具的线性切割试验，同时也可完成不同时序及不同间距双刀具破岩的研究，但该装置采用立式结构，无法实现自动掉渣，岩渣掉落在岩样上会导致刀具的三体磨损，从而改变磨损类型影响实验效果。南京大学的姚羲和(TBM盘形滚刀线性切割试验中岩石破裂模式研究[D].南京：南京大学岩石力学与工程学院，2014：8.) 也在其研究中使用了直线式刀具破岩试验台，但该装置仅能模拟单刀直线式滚压破岩过程，无法模拟原岩围压效应以及位于刀盘中心位置刀具的破岩，且只能立式模拟单刀直线式滚压破岩过程。现有技术中还选择了用岩样装置作为运动装置，这样会因岩样重量较大以及需要在岩样周围加了多套液压装置用于对岩样施加围压，使得传动系统的要求较高、结构设计复杂，且在岩样周围设置了传动装置会造成岩样的面积较小，试验台较大，不利于获得更得更多的试验数据，另外在真实工况下，岩样是固定不动的，故其使用岩样装置作为运动装置是与真实工况不相符的。

综合来看，上述TBM刀具破岩试验台虽然可以模拟滚刀的直线切割破岩、开展刀具磨损实验等，但无法同时做到待切削岩体表面与真实掌子面平行、自动掉渣、施加新型破岩方式等，且模拟盾构机真实工况的卧式直线破岩试验台尚不多见。

实用新型内容

针对现有技术中缺乏模拟盾构机真实工况的卧式直线破岩试验台的问题，本实用新型提供一种卧式直线结构的盾构TBM破岩试验台，其目的在于：提供一种能够模拟真实工况的卧式破岩试验台，解决立式破岩试验台会使岩渣无法自动掉落而大大干扰实验效果的问题。