專利名稱：一種土壓平衡盾構(gòu)渣土壓力控制模型試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種土壓平衡盾構(gòu)模型試驗裝置，尤其是涉及一種土壓平衡盾構(gòu)渣土壓力控制模型試驗裝置。
背景技術(shù)：
土壓平衡盾構(gòu)是城市地鐵、過江通道等隧道的主要施工工法。盾構(gòu)掘進過程中，由于密封艙和螺旋輸送機內(nèi)渣土壓力失控導(dǎo)致的開挖面失穩(wěn)、噴涌事故時有發(fā)生。渣土是開挖面高壓力到出料口零壓力的傳遞介質(zhì)。明確密封艙、螺旋輸送機中渣土壓力傳遞機理，是實現(xiàn)開挖面支護力控制與螺旋輸送機防噴涌事故的關(guān)鍵。但是目前工程中認為密封艙胸板的壓力與開挖面水土壓力一致，與實際情況不符。而現(xiàn)場實測影響因素眾多，很難獲得一般性的規(guī)律，因此需要通過模型試驗來明確密封艙、螺旋輸送機中渣土壓力傳遞機理。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種土壓平衡盾構(gòu)渣土壓力控制模型試驗裝置，通過監(jiān)測密封艙和螺旋輸送機內(nèi)土壓力變化來獲得渣土壓力傳遞機理。本實用新型采用的技術(shù)方案如下在圓形盾殼的兩端分別支撐有反力架，圓形盾殼孔內(nèi)一側(cè)密封安裝有桁架式加載系統(tǒng)，圓形盾殼孔內(nèi)另一側(cè)安裝有隔板，隔板外側(cè)安裝有驅(qū)動電機，朝向桁架式加載系統(tǒng)的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動軸安裝有開口的刀盤，隔板與刀盤構(gòu)成模擬盾構(gòu)的密封艙，朝向刀盤一側(cè)的桁架式加載系統(tǒng)側(cè)面、刀盤的兩側(cè)面和朝向刀盤一側(cè)的隔板上，分別對稱安裝有多個壓力傳感器，壓力傳感器通過電纜與數(shù)據(jù)采集器相連，PC機上數(shù)據(jù)采集軟件控制數(shù)據(jù)的采集； 螺旋輸送機向下傾斜安裝在支撐桿上，螺旋輸送機下端從外至內(nèi)伸入模擬盾構(gòu)的密封艙內(nèi)；位于桁架式加載系統(tǒng)和刀盤之間的圓形盾殼圓柱面上開有渣土注入口，隔板上開有添加劑注入口。所述的桁架式加載系統(tǒng)由兩個結(jié)構(gòu)相同的千斤頂驅(qū)動。所述的開口的刀盤的開口率為30% 50%。本實用新型具有的有益效果是在不同改性渣土、密封艙壓力或螺旋輸送機轉(zhuǎn)速下，通過監(jiān)測密封艙隔板和螺旋輸送機典型位置渣土壓力，探明土壓平衡盾構(gòu)密封艙及螺旋輸送機內(nèi)渣土壓力傳遞機理， 建立開挖面壓力與密封艙隔板壓力之間的映射關(guān)系及螺旋輸送機進出口壓力變化關(guān)系，指導(dǎo)土壓平衡盾構(gòu)施工。

圖1是模型試驗裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是刀盤結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖中1、千斤頂，2、桁架式加載系統(tǒng)，3、密封橡膠，4、反力架，5、渣土注入口，6、改性渣土，7、密封艙，8、轉(zhuǎn)動軸，9、刀盤，10、聯(lián)系桿，11、隔板，12、壓力傳感器，13、驅(qū)動電機， 14、盾殼，15、螺旋輸送機，16、卸料口，17、支撐桿，18、砼基礎(chǔ)，19、添加劑注入口，20、刀盤面板，21、刀盤開口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1、圖2所示，本實用新型在圓形盾殼14的兩端分別支撐有反力架，兩側(cè)反力架通過聯(lián)系桿10連接，圓形盾殼14孔內(nèi)一側(cè)密封安裝有桁架式加載系統(tǒng)2，圓形盾殼14孔內(nèi)另一側(cè)安裝有隔板，隔板11外側(cè)安裝有驅(qū)動電機13，朝向桁架式加載系統(tǒng)2的驅(qū)動電機 13的轉(zhuǎn)動軸8安裝有開口的刀盤9，隔板11與刀盤9構(gòu)成模擬盾構(gòu)的密封艙7，朝向刀盤9 一側(cè)的桁架式加載系統(tǒng)2側(cè)面、刀盤9的兩側(cè)面和朝向刀盤9 一側(cè)的隔板11上，分別對稱安裝有多個壓力傳感器12，壓力傳感器通過電纜與數(shù)據(jù)采集器相連，PC機上數(shù)據(jù)采集軟件控制數(shù)據(jù)的采集；螺旋輸送機15向下傾斜安裝在支撐桿17上，螺旋輸送機15下端從外至內(nèi)伸入模擬盾構(gòu)的密封艙7內(nèi)；位于桁架式加載系統(tǒng)2和刀盤9之間的圓形盾殼14圓柱面上開有渣土注入口 5，隔板11上開有添加劑注入口 19。所述的桁架式加載系統(tǒng)2由兩個結(jié)構(gòu)相同的千斤頂1驅(qū)動。如圖2所示，所述的開口的刀盤9的開口率為30 % 50 %。所述的渣土 6種類包括砂性土、粉土、黏性土以及注入添加劑后的改性渣土。所述的圓形盾殼、反力架都布置在砼基礎(chǔ)18上。本實用新型的工作過程如下試驗時先讓改性渣土充滿密封艙及螺旋輸送機，然后通過千斤頂推進桁架式加載裝置給開挖面加壓，同時刀盤與螺旋輸送機開始轉(zhuǎn)動，且通過添加劑注入口注入添加劑 (如膨潤土或泡沫)對密封艙內(nèi)渣土進行改良，從而使渣土實現(xiàn)從刀盤開口進入模擬盾構(gòu)的密封艙并在密封艙內(nèi)進行改良，然后通過螺旋輸送機排出的全過程；實驗過程中通過PC 機對各壓力傳感器讀數(shù)，當傳感器讀數(shù)穩(wěn)定后，通過螺旋輸送機內(nèi)布置的壓力傳感器的讀數(shù)，可得螺旋輸送機內(nèi)渣土壓力分布規(guī)律。通過密封艙內(nèi)刀盤背面、隔板上壓力傳感器的讀數(shù)，可得密封艙內(nèi)渣土壓力的分布規(guī)律。通過隔板上、刀盤靠加載裝置一側(cè)的傳感器讀數(shù)， 可得開挖面壓力與隔板壓力的映射關(guān)系。通過桁架式加載裝置上傳感器的讀數(shù)，可得刀盤前方土體的應(yīng)力分布模式。同時也可以改變桁架式加載系統(tǒng)的推進速度、刀盤轉(zhuǎn)速、螺旋輸送機轉(zhuǎn)速以及渣土性質(zhì)，從而獲得上述因素對開挖面壓力與密封艙隔板壓力之間的映射關(guān)系及、旋輸送機進出口壓力變化關(guān)系及刀盤前方土體應(yīng)力分布模式的影響。
權(quán)利要求1.一種土壓平衡盾構(gòu)渣土壓力控制模型試驗裝置，其特征在于在圓形盾殼(14)的兩端分別支撐有反力架，圓形盾殼(14)孔內(nèi)一側(cè)密封安裝有桁架式加載系統(tǒng)O)，圓形盾殼 (14)孔內(nèi)另一側(cè)安裝有隔板，隔板(11)外側(cè)安裝有驅(qū)動電機(13)，朝向桁架式加載系統(tǒng) ⑵的驅(qū)動電機(13)的轉(zhuǎn)動軸⑶安裝有開口的刀盤(9)，隔板(11)與刀盤(9)構(gòu)成模擬盾構(gòu)的密封艙(7)，朝向刀盤(9) 一側(cè)的桁架式加載系統(tǒng)( 側(cè)面、刀盤(9)的兩側(cè)面和朝向刀盤(9) 一側(cè)的隔板(11)上，分別對稱安裝有多個壓力傳感器(12)，壓力傳感器通過電纜與數(shù)據(jù)采集器相連，PC機上數(shù)據(jù)采集軟件控制數(shù)據(jù)的采集；螺旋輸送機(1 向下傾斜安裝在支撐桿(17)上，螺旋輸送機(15)下端從外至內(nèi)伸入模擬盾構(gòu)的密封艙(7)內(nèi)；位于桁架式加載系統(tǒng)(2)和刀盤(9)之間的圓形盾殼(14)圓柱面上開有渣土注入口(5)，隔板 (11)上開有添加劑注入口(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壓平衡盾構(gòu)渣土壓力控制的模型試驗裝置，其特征在于所述的桁架式加載系統(tǒng)O)由兩個結(jié)構(gòu)相同的千斤頂(1)驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壓平衡盾構(gòu)渣土壓力控制的模型試驗裝置，其特征在于所述的開口的刀盤(9)的開口率為30% 50%。
專利摘要本實用新型公開了一種土壓平衡盾構(gòu)渣土壓力控制的模型試驗裝置。該模型試驗裝置主要包括桁架式加載系統(tǒng)、刀盤、密封艙、螺旋輸送機、壓力傳感器系統(tǒng)。桁架式加載系統(tǒng)通過千斤頂與反力架相連，千斤頂?shù)捻斶M實現(xiàn)開挖面加載；刀盤、螺旋輸送機由電機驅(qū)動；壓力傳感器布置在密封艙隔板及螺旋輸送機外殼不同位置；PC軟件經(jīng)數(shù)據(jù)采集儀進行壓力數(shù)據(jù)的監(jiān)測。該裝置可以實現(xiàn)在不同改性渣土、密封艙壓力或螺旋輸送機轉(zhuǎn)速下，通過監(jiān)測密封艙隔板和螺旋輸送機典型位置渣土壓力，探明土壓平衡盾構(gòu)密封艙及螺旋輸送機內(nèi)渣土壓力傳遞機理，建立開挖面壓力與密封艙隔板壓力之間的映射關(guān)系及螺旋輸送機進出口壓力變化關(guān)系，指導(dǎo)土壓平衡盾構(gòu)施工。
文檔編號G01L5/00GK202083507SQ20112018722
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者劉源, 李忠超, 林炎飛, 湯旅軍, 鄭龍華, 陳云敏, 陳仁朋 申請人:廣廈建設(shè)集團有限責任公司, 浙江大學(xué)