[发明专利]TBM刀盘卡机时破碎岩体反扭矩模拟试验装置

说明书

本发明公开了一种TBM刀盘卡机时破碎岩体反扭矩模拟试验装置及方法，属于试验测量技术领域，提供一种可以直接测试外部破碎岩体在TBM刀盘卡机时施加在刀盘上的反扭矩的试验装置及方法，所述试验装置包括安装座，在安装座上安装有驱动机构、扭矩测量仪、拟刀盘和搅拌锅；所述搅拌锅具有内凹的容纳腔，所述容纳腔的上端为开口侧，所述拟刀盘可水平转动的设置在容纳腔内，并且拟刀盘上的安装转轴从容纳腔的上端开口侧向上延伸。通过本发明所述的试验装置可直接测得破碎岩体在刀盘卡机时施加在拟刀盘上的实际反扭矩大小，而通过将试验获得的数据再按照一定的计算后即可得到实际工程中的反扭矩大小，其可确保所获得的反扭矩数据更加精确。

技术领域

本发明涉及一种试验装置，尤其涉及一种可用于测量TBM刀盘卡机时破碎岩体反扭矩模拟试验装置及方法。

背景技术

TBM(Tunnel Boring Machine)，全称为：全断面隧道掘进机，其可实现掘进、支护、出渣等施工工序的并行连续作业，因此近年来已被广泛应用。但是由于TBM自身设备特点，其不如传统钻爆法施工灵活，在破碎岩体洞段内容易发生因破碎岩体对刀盘的包裹挤压作用而造成刀盘卡机的问题。刀盘卡机往往是因为刀盘周围破碎后的松散岩体碎块对刀盘的包裹挤压造成的反扭矩过大，而当该反扭矩大于设备自身所能提供的最大脱困扭矩时，将导致刀盘无法转动，进而造成刀盘部位的卡机。

现目前，TBM施工技术在国内外应用和研究程度还较低，针对刀盘卡机时周围破碎岩体对刀盘的反扭矩还没有一种专门的试验装置可以进行试验测定。因此在出现卡机时，破碎岩体可能对刀盘产生的反扭矩大小无法通过试验获得；现目前通常采取的方式是在工程设计和施工中采用岩体的内摩擦系数等参数进行推断和估算。而上述估算方式获得的数据，是利用岩体的相关参数间接的推断和估算刀盘所承受的反扭矩，其估算的结果受估算采用岩体的相关参数与反扭矩之间的关联性影响较大，同时受估算采用的本构方程的可靠性影响也比较大，因此其估算结果往往与实际差距较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可以直接测定外部破碎岩体在TBM刀盘卡机时施加在刀盘上的反扭矩的试验装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：TBM刀盘卡机时破碎岩体反扭矩模拟试验装置，包括安装座，在安装座上安装有驱动机构、扭矩测量仪、拟刀盘和搅拌锅，驱动机构的输出轴与扭矩测量仪的一端传动连接，扭矩测量仪的另一端与一传动轴传动连接，并且所述传动轴与拟刀盘的安装转轴传动连接，以通过驱动机构驱动拟刀盘转动；所述搅拌锅具有内凹的容纳腔，所述容纳腔的上端为开口侧，所述拟刀盘可水平转动的设置在容纳腔内，并且拟刀盘上的安装转轴从容纳腔的上端开口侧向上延伸。

进一步的是：所述传动轴以及驱动机构的输出轴均为竖向设置，并且传动轴、驱动机构的输出轴和安装转轴同轴设置。

进一步的是：所述传动轴以及驱动机构的输出轴均为水平设置，所述传动轴与安装转轴通过转向传动机构传动连接。

进一步的是：所述转向传动机构为涡轮蜗杆机构。

进一步的是：还包括轴向加压机构，所述轴向加压机构可向安装转轴施加轴向的压力。

进一步的是：所述安装转轴可在竖向方向上移动一定的位移量，所述轴向加压机构为固定的设置在安装转轴顶端的砝码托盘。

进一步的是：在所述容纳腔内填充有破碎岩体。

进一步的是：还包括法向加压机构；所述搅拌锅的锅壁包括内壁和外壁，并且在内壁和外壁之间形成密封的液压腔；所述法向加压机构为液压泵，并且所述液压泵的液体输出端通过管路与所述液压腔连通。

进一步的是：还包括盖体，所述盖体可扣紧的盖在所述容纳腔上端的开口侧上，所述安装转轴穿过所述盖体。