[发明专利]一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统

摘要

本发明公布了一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统，该系统由模型箱、监测系统、掘削系统和顶进系统四部分组成。在模型箱内填筑配置好的土体，用以模拟不同的围岩条件。由液压系统提供动力，实现模型盾构机的掘进过程。随着掘进过程的推进，盾构机的等截面段A、B、C、D逐渐进入土箱，四种截面分别对应四种地层损失。预先安置在模型箱的千分表、位移计、土压力盒，实时采集围岩的应力和变形数据，通过对围岩横向和纵向应力和变形数据的分析，进而得到盾构开挖过程中地层损失对地层应力和变形的影响规律。该系统主要用于盾构机的掘进过程中，地层损失对地层应力和变形的影响问题的研究。

主权项

1.一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统，包括模型箱、监测系统、切削系统、出土系统和顶进系统，其特征在于：装有试验土体的模型箱(1)固定于底座(2)上，监测系统主要包括千分表(21)、位移计(22)、土压力盒(23)，及相应的数据采集及控制装置，千分表(21)固定在填土表面上方，位移计(22)、土压力盒(23)预埋在模型箱内部的土体中；切削系统包括刀盘(5)和刀盘驱动装置(7)，刀盘(5)通过主轴(6)与刀盘驱动装置(7)相连，刀盘驱动装置(7)由液压马达驱动；盾构机(3)前部经过模型箱侧面上预留的开挖孔(4)进入模型箱(1)，刀盘驱动装置(7)通过主轴(6)带动刀盘(5)旋转，实现对前方土体的掘削；顶进系统包括一对千斤顶(8)和液压油箱(14)，千斤顶(8)位于盾构机(3)左右两侧，连接于模型箱(1)和刀盘驱动装置(7)之间，通过千斤顶(8)的回油带动盾构机底座(2)沿轨道(16)向前移动，从而实现盾构向前掘进；出土系统包括螺旋出土器(12)、螺旋出土器驱动装置(13)、排土口(25)、渣土箱(24)，刀盘(5)和后方设置的隔板(11)之间的空间构成土压舱，螺旋出土器(12)的进口伸入土压舱，螺旋出土器(12)的出口与盾构机(3)后部的排土口(25)相连，渣土从排土口(25)排出后直接落入渣土箱(24)。