專利名稱：一種土壓平衡盾構渣土壓力控制模型試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種土壓平衡盾構模型試驗裝置，尤其是涉及一種土壓平衡盾構渣土壓力控制模型試驗裝置。
背景技術：
土壓平衡盾構是城市地鐵、過江通道等隧道的主要施工工法。盾構掘進過程中，由于密封艙和螺旋輸送機內渣土壓力失控導致的開挖面失穩、噴涌事故時有發生。渣土是開挖面高壓力到出料口零壓力的傳遞介質。明確密封艙、螺旋輸送機中渣土壓力傳遞機理，是實現開挖面支護力控制與螺旋輸送機防噴涌事故的關鍵。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。而現場實測影響因素眾多，很難獲得一般性的規律，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。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種土壓平衡盾構渣土壓力控制模型試驗裝置，通過監測密封艙和螺旋輸送機內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，圓形盾殼孔內一側密封安裝有桁架式加載系統，圓形盾殼孔內另一側安裝有隔板，隔板外側安裝有驅動電機，朝向桁架式加載系統的驅動電機的轉動軸安裝有開口的刀盤，隔板與刀盤構成模擬盾構的密封艙，朝向刀盤一側的桁架式加載系統側面、刀盤的兩側面和朝向刀盤一側的隔板上，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據采集器相連，PC機上數據采集軟件控制數據的采集； 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伸入模擬盾構的密封艙內；位于桁架式加載系統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由兩個結構相同的千斤頂驅動。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速下，通過監測密封艙隔板和螺旋輸送機典型位置渣土壓力，探明土壓平衡盾構密封艙及螺旋輸送機內渣土壓力傳遞機理， 建立開挖面壓力與密封艙隔板壓力之間的映射關系及螺旋輸送機進出口壓力變化關系，指導土壓平衡盾構施工。

圖1是模型試驗裝置結構原理示意圖。圖2是刀盤結構示意圖。[0013]圖中1、千斤頂，2、桁架式加載系統，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、轉動軸，9、刀盤，10、聯系桿，11、隔板，12、壓力傳感器，13、驅動電機， 14、盾殼，15、螺旋輸送機，16、卸料口，17、支撐桿，18、砼基礎，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，兩側反力架通過聯系桿10連接，圓形盾殼14孔內一側密封安裝有桁架式加載系統2，圓形盾殼14孔內另一側安裝有隔板，隔板11外側安裝有驅動電機13，朝向桁架式加載系統2的驅動電機 13的轉動軸8安裝有開口的刀盤9，隔板11與刀盤9構成模擬盾構的密封艙7，朝向刀盤9 一側的桁架式加載系統2側面、刀盤9的兩側面和朝向刀盤9 一側的隔板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據采集器相連，PC機上數據采集軟件控制數據的采集；螺旋輸送機15向下傾斜安裝在支撐桿17上，螺旋輸送機15下端從外至內伸入模擬盾構的密封艙7內；位于桁架式加載系統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2由兩個結構相同的千斤頂1驅動。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)對密封艙內渣土進行改良，從而使渣土實現從刀盤開口進入模擬盾構的密封艙并在密封艙內進行改良，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，當傳感器讀數穩定后，通過螺旋輸送機內布置的壓力傳感器的讀數，可得螺旋輸送機內渣土壓力分布規律。通過密封艙內刀盤背面、隔板上壓力傳感器的讀數，可得密封艙內渣土壓力的分布規律。通過隔板上、刀盤靠加載裝置一側的傳感器讀數， 可得開挖面壓力與隔板壓力的映射關系。通過桁架式加載裝置上傳感器的讀數，可得刀盤前方土體的應力分布模式。同時也可以改變桁架式加載系統的推進速度、刀盤轉速、螺旋輸送機轉速以及渣土性質，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系及、旋輸送機進出口壓力變化關系及刀盤前方土體應力分布模式的影響。
權利要求1.一種土壓平衡盾構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)孔內一側密封安裝有桁架式加載系統O)，圓形盾殼 (14)孔內另一側安裝有隔板，隔板(11)外側安裝有驅動電機(13)，朝向桁架式加載系統 ⑵的驅動電機(13)的轉動軸⑶安裝有開口的刀盤(9)，隔板(11)與刀盤(9)構成模擬盾構的密封艙(7)，朝向刀盤(9) 一側的桁架式加載系統( 側面、刀盤(9)的兩側面和朝向刀盤(9) 一側的隔板(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據采集器相連，PC機上數據采集軟件控制數據的采集；螺旋輸送機(1 向下傾斜安裝在支撐桿(17)上，螺旋輸送機(15)下端從外至內伸入模擬盾構的密封艙(7)內；位于桁架式加載系統(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.根據權利要求1所述的一種土壓平衡盾構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O)由兩個結構相同的千斤頂(1)驅動。
3.根據權利要求1所述的一種土壓平衡盾構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、刀盤、密封艙、螺旋輸送機、壓力傳感器系統。桁架式加載系統通過千斤頂與反力架相連，千斤頂的頂進實現開挖面加載；刀盤、螺旋輸送機由電機驅動；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軟件經數據采集儀進行壓力數據的監測。該裝置可以實現在不同改性渣土、密封艙壓力或螺旋輸送機轉速下，通過監測密封艙隔板和螺旋輸送機典型位置渣土壓力，探明土壓平衡盾構密封艙及螺旋輸送機內渣土壓力傳遞機理，建立開挖面壓力與密封艙隔板壓力之間的映射關系及螺旋輸送機進出口壓力變化關系，指導土壓平衡盾構施工。
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 優先權日2011年6月2日
發明者劉源, 李忠超, 林炎飛, 湯旅軍, 鄭龍華, 陳云敏, 陳仁朋 申請人:廣廈建設集團有限責任公司, 浙江大學