[发明专利]TBM掘进机模拟试验装置及其试验方法

说明书

本发明提供了一种TBM掘进机模拟试验装置及其试验方法，其特征在于，包括：加载器，其设置在模拟TBM掘进机的轴向前端，向模拟TBM掘进机施加荷载，具有，底座、设置在底座后侧的多个加载缸以及设置在多个加载缸末端，支承多个加载缸的载荷传递器；至少两组的模拟围岩，其具有座板和设于座板中心的圆筒形的模拟围岩面，与加载器同轴设置，轴心设有用于设置模拟TBM掘进机的开孔；多组内力平衡器，其穿过设置于底座和座板的多个对应位置处的工艺孔，沿轴线方向连结并紧固加载器与模拟围岩。根据本发明的TBM掘进机模拟试验装置，其通用性好可适用于各种TBM掘进机的模拟试验，并能够进行模拟各种工况而进行试验。

技术领域

本发明涉及一种TBM掘进机模拟试验装置及其试验方法。

背景技术

目前，TBM掘进机作为隧道挖掘、矿山钻井的工具被广泛使用。但由于其体型庞大，制造成本高昂，难以在研发以及针对不同地质条件进行选择时，对其进行实际性能的测试，因此普遍使用TBM掘进机模拟试验装置。TBM掘进机模拟试验装置主要包括模拟加载系统、模拟TBM掘进机、模拟围岩、模拟驱动系统、模拟控制系统及辅助系统6个子系统，用于模拟TBM掘进机的掘进运动，测试其推进作业与切削性能。

现有的TBM掘进机模拟试验装置，多针对于某种特定类型的TBM掘进机而设计，在对不同类型的TBM掘进机进行对比模拟试验时，必须更换不同的TBM掘进机的试验装置，即TBM掘进机模拟试验装置不具有通用性，例如现有的主梁式TBM掘进机模拟试验装置，仅可用于主梁式TBM掘进机模拟试验。

现有的TBM掘进机模拟试验装置有的功能单一。例如，现有的用于软土切削的模拟盾构试验台，不包括用于测试硬岩切削的相关装备，不能用于模拟硬岩切削的TBM掘进机。现有的TBM掘进机模拟试验装置用于测试刀盘与刀具切削的力学性能，但其不包括模拟推进器及掘进运动所需的模拟控制系统，故无法模拟推进-支撑-换步作业运动，也无法做与推进性能相关的试验研究工作。

而且，现有的TBM掘进机模拟试验装置，有的只能采用主动方式加载，有的只能采用被动方式加载，导致其只具备掘进动力传递或掘进阻力传递性能测试两种试验功能中的一种。在测试试验时掘进机需静止不动，不可同时做模拟掘进运动。有的加载器不具备维载荷的加载能力，不能完全按所需要求施加规定的维数的推进力、调向力和调向力矩。有的加载器不具备变刚度能力，难于模拟掘进面软硬程度不均匀的工况条件，在掘进面施加所需的非均布的掘进载荷。因此，现有的试验装置均不能完全真实模拟TBM掘进机带负载运行时全面的掘进载荷的状态。

综上所述，现有的TBM掘进装置试验台及其试验方法存在以下问题：1)试验装备不具备自由组合功能，不能适应不同构型的TBM掘进机的测试试验的目的；2)模拟的掘进载荷真实性不足，难于准确模拟掘进面载荷分布不均的工况条件；3)有的只能采用主动方式加载，有的只能采用被动方式加载，导致其掘进动力传递或掘进阻力传递性能测试试验时，只具备两个试验功能中的一个，无法满足需要在同一试验台完成两个测试试验的需求。

发明内容

本发明有鉴于上述现有技术存在的问题，提供一种TBM掘进机模拟试验装置，其特征在于，包括：加载器，其设置在模拟TBM掘进机的轴向前端，向模拟TBM掘进机施加荷载，具有，底座、设置在底座后侧的多个加载缸以及设置在所述多个加载缸末端，支承所述多个加载缸的载荷传递器；至少两组的模拟围岩，其具有座板和设于所述座板中心的圆筒形的模拟围岩面，与所述加载器同轴设置，轴心设有用于设置模拟TBM掘进机的开孔；多组内力平衡器，其穿过设置于所述底座和所述座板的多个对应位置处的工艺孔，沿轴线方向连结并紧固所述加载器与所述模拟围岩。利用该模拟试验装置，能够在实验室内对TBM掘进机实际运行掘进时可能产生的问题进行模拟试验，例如对岩层结构变化、转向控制、掘进速度等各种工况的进行模拟，从而可在试验条件下解决预计到实际工作时可能面临的问题和风险，并对实际掘进作业提供数据支持，具有重大的实用意义。