[实用新型]模拟土压平衡盾构施工过程的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种软土地区隧道施工过程的模型试验装置，应用于模拟盾构隧道开挖试验，得出最佳的盾构施工参数。

背景技术

土压平衡盾构隧道施工是一种暗挖隧道施工方法，其施工过程为：盾构刀盘前方土体经切削进入土舱，渣土在土舱内经固定搅拌棒充分搅拌混合后具备施工中所需塑性状态，当土体充满土舱时，其被动土压与掘削面上的土、水压基本相同，故掘削面实现平衡。与此同时，在螺旋出土器与土舱之间形成压力梯度，使渣土经螺旋出土器顺利排出。盾构机每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后的衬砌环外周空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，上述步骤重复完成后即可实现盾构机地持续掘进。可见，盾构隧道掘进施工是一个复杂动态变化的过程，施工参数差异对盾构隧道施工能否顺利、安全实施具有重大意义。

目前，一些土压平衡盾构施工过程模型试验只能模拟原型盾构局部施工过程，对于管片拼装支护甚至注浆都未能很好实施。近年来，国内外众多学者在土压平衡式盾构掘进模型试验方面进行了大量的研究。1984年，以森麟教授为首的日本早稻田大学研究组研制了模型土压平衡盾构机掘进装置，该装置为一半截面模型盾构机，由推进机构、切削机构和出土机构组成；2006年，朱合华、徐前卫等以相似关系为理论基础，采用                                                模型盾构开展了软土地层下的掘进模型试验，取得了一些研究成果；2012年，何川等以我国城市地铁区间盾构隧道工程为背景，按比例缩小制作成模型盾构机，完成了土压平衡盾构掘进过程的相似模型试验。但上述实验中，有的未模拟盾尾管片拼装和盾尾脱环等施工过程，有的推进过程也是基于手动方式实现，存在较大操作误差，更没有考虑盾构开挖过程中姿势纠正、衬砌刚度的折减等因素的影响，没有实现完整意义上的掘进模拟。故现有的盾构掘进模型试验系统都不能真正意义上真实、方便地模拟土压平衡盾构施工过程，从而影响软土地区城市盾构隧道建设的正常进行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种模拟土压平衡盾构施工过程的试验装置，该试验装置不但能在试验过程中更方便、更有效地模拟盾构隧道施工中对已开挖隧道段的支护，也可仅在使用一个旋转驱动装置的情况下，完成刀盘的切削与螺旋出土器正常排土的同时进行，并且能够使该掘进系统很好地沿既定轴线推进，能有效地防止超挖现象的产生。该装置能为工程建设提供准确、真实的试验数据，以保障软土地区城市盾构隧道建设的顺利进行。

为达到上述发明创造目的，本实用新型采用下述技术方案：