[发明专利]盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验装置和试验方法

权利要求书

1.一种盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验装置，其特征在于，包括：

透明土仓（1），所述透明土仓（1）设于钢外筒（2）内并固定，所述钢外筒（2）上设有第一可视窗口，所述第一可视窗口设置在对应刀盘（4）切削的位置以观察刀盘（4）切削过程中土体运动情况；所述透明土仓（1）上设有添加剂入口和进水口（11），所述透明土仓（1）的一端设有主动活塞（3），另一端设有刀盘（4），所述主动活塞（3）能够在所述透明土仓（1）内推动土体向所述刀盘（4）方向移动，所述刀盘（4）能够转动并切削土体，刀盘（4）采用钢化玻璃制成；

所述添加剂入口包括设置在所述刀盘（4）一侧的压缩空气入口（12）、膨润土入口（13）和泡沫入口（14），所述进水口（11）设置在所述主动活塞（3）一侧；

所述透明土仓（1）的朝向所述刀盘（4）的一侧还设有出渣口（15），所述出渣口（15）连接出渣管（16）以排出改良后的渣土，所述出渣管（16）上与所述出渣口（15）连接的位置设有第二可视窗口；

盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验装置还包括旋转支架（5）、固定支架（6）和第一驱动机构（31），所述钢外筒（2）通过水平轴转动连接于所述旋转支架（5），所述旋转支架（5）和所述刀盘（4）固定在所述固定支架（6）上，所述第一驱动机构（31）固定在所述旋转支架（5）上，所述第一驱动机构（31）的输出端连接所述主动活塞（3）以驱动所述主动活塞（3）在所述透明土仓（1）内移动；所述刀盘（4）与所述透明土仓（1）之间可拆卸式连接；所述旋转支架（5）上设有反力架（51）、反力架斜撑（52）和液压伸缩杆（53），初始状态时，上下两个反力架（51）与左右两个反力架斜撑（52）构成矩形框架结构并固定所述钢外筒（2），所述反力架斜撑（52）转动连接于所述旋转支架（5），所述液压伸缩杆（53）的固定端固定在所述固定支架（6）上，活动端连接所述反力架斜撑（52），所述液压伸缩杆（53）的伸缩运动能够带动所述反力架斜撑（52）相对于所述旋转支架（5）转动，转动方向为主动活塞（3）一侧向下转动直至另一侧开口向上，并正对加料仓（7），加料仓（7）打开阀门进行加料；第一可视窗口和第二可视窗设置CCD相机；所述旋转支架（5）上还设有反力架拉杆（54），所述反力架拉杆（54）呈十字交叉，四个端部分别连接在所述矩形框架结构的内部四个顶角处，所述反力架拉杆（54）能够为所述第一驱动机构（31）提供固定安装位，在清理时，所述第一驱动机构（31）能够驱动所述主动活塞（3）向上移动以将多余渣土清理出所述透明土仓（1）。

2.根据权利要求1所述的盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验装置，其特征在于，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构固定在所述固定支架（6）上，所述第二驱动机构的输出端连接刀盘（4）以驱动所述刀盘（4）的旋转。

3.一种盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验方法，其特征在于，根据权利要求1或2所述盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验装置，所述盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验方法包括：

向透明土仓（1）内加入试验土体，主动活塞（3）朝向刀盘（4）的方向推动土体，所述刀盘（4）转动切削所述土体进行掘进切削模拟；切削后，向所述透明土仓（1）内加入添加剂和水进行混合以进行渣土改良；再向所述透明土仓（1）内加入带压水以模拟含承压水层中的盾构施工。