[实用新型]一种用于盾构土仓渣土流动和掘进系统受荷测试的装置

说明书

本实用新型涉及一种用于盾构土仓渣土流动和掘进系统受荷测试的装置。装置包括工作台、模型土箱、模型盾构、加载部件、透水部件和土箱翻转固定部件，模型土箱通过土箱翻转固定部件固定在工作台上，模型土箱两端开口，模型土箱的第一开口端连接加载部件，模型土箱的第二开口端用于连接透水部件或模型盾构，测试时，先向模型土箱中装入土样，并对接透水部件进行土样固结，然后将模型土箱与模型盾构进行对接，加载部件将模型土箱中的固结土样推入模型盾构中模拟模型盾构向模型土箱中的推进，对模型盾构的土仓渣土流动和掘进系统受荷进行测试。模型盾构与现有技术相比，本实用新型有效解决了渣土的流动观测、掘进系统沿程受荷测试等问题。

技术领域

本实用新型涉及交通运输工程领域，尤其是涉及一种用于盾构土仓渣土流动和掘进系统受荷测试的装置。

背景技术

土压平衡盾构隧道工程行业正在迎接的部分城市地下空间趋于饱和、异形盾构断面需求暴增、遭遇地质与环境复杂区段日益频繁的新时代，对掘进变形和掘进安全提出了更严苛的要求，掘进变形受掘进参数控制影响，而土仓内渣土流塑性好坏对掘进安全影响较大，在黏土、粉土、砂土等细颗粒土层内修筑盾构隧道，盾构掘进控制的好坏具有影响隧道工程成败的重要意义，与此对应开发新盾构掘进控制技术迫在眉睫，但作为优势手段的土压平衡盾构模型试验装置缺少能评估土仓内渣土流场形态的功能、也因无法测定掘进系统沿程受荷等现状，而对掘进平衡理论计算方法研究的发展欠缺助益。

不完全统计，自1996年Kashima等介绍首例土压平衡模型盾构试验装置以来，若干各有特点的模型试验装置被开发出来，根据其各自不同的特征，被运用于不同试验配置土层内，前述试验装置共性之处都是对试验配置土层竖向下加载，且盾构掘进过程中掘进系统土仓侧筒外壁与土层接触作用。

但是，以往模型盾构试验装置的加载系统难以重塑固结试验配置土层，影响到对真实土层的模拟度。其次，即使2006年朱合华等将模型盾构装置的刀盘缩小至同类装置的最小直径(约0.4m)，模型土箱内堆土体积仍较大，单组试验需花费较长时间，不适用于多组的对比试验规律研究；再次，以往模型盾构试验装置无法观测到土仓内真实土样所成渣土的宏观流动，虽有模型盾构切削透明土的专利尝试来用工业化相机直接观测盾构掘进系统内的透明土流动，但透明土与真实土样的性质有较大差异，且未研制出实物装置；此外，盾构掘进系统内受荷测试集中在土仓隔板面，对掘进系统沿程刀盘前后、土仓侧筒等其他位置难以顾及，致使难以为开挖面掘进平衡计算方法和设定技术的开发提供多方位支撑。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够同时提供用于盾构土仓渣土流动和掘进系统受荷测试的装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于盾构土仓渣土流动和掘进系统受荷测试的装置，该装置包括工作台、模型土箱、模型盾构、加载部件、透水部件和土箱翻转固定部件，所述的模型土箱通过土箱翻转固定部件固定在工作台上，所述的模型土箱两端开口，模型土箱的第一开口端连接所述的加载部件，模型土箱的第二开口端用于连接所述的透水部件或模型盾构；

所述的模型盾构包括盾构刀盘刀具、土仓侧筒、隔板和螺旋输送机：

所述的土仓侧筒两端开口，土仓侧筒的第一开口端用于与所述的模型土箱的第二开口端密封连接，土仓侧筒的第二开口端固定所述的隔板，

所述的盾构刀盘刀具固定在土仓侧筒内部靠近土仓侧筒的第一开口端位置处且与土仓侧筒的筒壁设有间隙，

所述的螺旋输送机固定在隔板上，

所述的隔板上设有螺旋输送机的螺旋伸入土仓侧筒内部的开孔，所述的隔板上还设有渣土流动可视化窗口以及用于安装测定渣土剪切扭矩的剪切板的剪切板安装孔，

所述的渣土流动可视化窗口正对设有录制渣土流动的摄像机，所述的盾构刀盘刀具、土仓侧筒、隔板和螺旋输送机上分别设有用于测试掘进系统受荷的压力测试元件。