[发明专利]一种模拟类矩形盾构分段式开挖的试验装置有效

专利信息
申请号: 201710164322.3 申请日: 2017-03-20
公开(公告)号: CN106840729B 公开(公告)日: 2023-05-16
发明(设计)人: 魏纲;朱田宇;魏山河;徐银锋;杨波;洪文强;崔程虹;许讯;蔡诗淇;洪子涵 申请(专利权)人: 浙江大学城市学院
主分类号: G01M99/00 分类号: G01M99/00
代理公司: 杭州丰禾专利事务所有限公司 33214 代理人: 李杰
地址: 310015 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 模拟 矩形 盾构 段式 开挖 试验装置
【说明书】:

发明提出一种模拟类矩形盾构分段式开挖的试验装置,包括若干个单位类矩形盾构机依次连接而成,每个单位类矩形盾构机均包括驱动控制单元、两个收缩机构和外框架;所述驱动控制单元包括四个驱动电机,以及每个驱动电机动力的输出端连接蜗轮螺杆、其后端与通电导线连接;四个驱动电机通过电机固定件分别固定环绕在各支撑架上。本发明使用机械结构,采用刚性机械结构及外壳,有效的抗压防止形变,使数据更精确。采用分段控制,更加符合实际模拟中的数据变化。本发明简单方便,同时考虑了类矩形盾构机在运行过程中对土体损失的影响,采用的电机控制也能更好地进行相关室内模型试验。

技术领域

本发明属于地下工程技术领域,具体涉及一种模拟类矩形盾构分段式开挖的试验装置。

背景技术

一种新型盾构工法:类矩形盾构工法已经在中国宁波地铁3号线工程中得到应用。而在类矩形盾构施工过程中,会引起周围土体变形,难免会对周围地下管线及建筑物造成影响。对此,有必要进行深入研究,来协助确保施工过程中的安全。

而在研究过程中,现场测试存在很多不确定因素,故大多采用室内缩尺寸模型试验,鉴于试验的需要,一种模拟类矩形盾构分段式开挖的试验装置能更便于试验的进行,获得的试验数据能为将来实际施工提供有效帮助。

依据现有资料得出,类矩形盾构机相关的缩尺寸模拟实验较少。且多数土体模拟实验存在以下不足:

(1)只有单节的盾构机模型进行收缩和扩张模拟,仅研究二维土体变形;

(2)现有的多数类矩形模拟盾构机不够精细较为粗糙,对数据准确性有一定的影响;或是手动运行的,操作比较繁琐。

或者如上海盾构设计实验研究中心有限公司所做的矩形盾构机模拟掘进实验研究,其中使用了截面尺寸为1200mm×1000mm的试验用矩形盾构机,该试验机采用十字形结构切削刀具掘削、两组减速机与油马达驱动装置驱动、另外还设计了集中润滑系统;又或者如同济大学丁文其团队,采用的一种类矩形盾构切削推进模拟试验系统。鉴于这两个模型试验系统均以实际盾构机构造进行缩尺寸,所以最大的不足之处在于:

(3)针对大型模型试验或现场实验而言,费用远高于本套系统自制的类矩形盾构机模型试验装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中不足,本发明的目的就是提供一种模拟类矩形盾构开挖的分段式缩尺寸试验装置,提出了1:20的缩尺寸类矩形盾构模型机,通过分段式的设计,从而考虑三维土体变形,用采用电机控制盾构机,运行方便,节约试验时间,同时采用了刚性外壳的收缩模型机以达到模拟盾构机运行造成土体损失的目的,还能控制较高精度的土体损失和更加吻合实际情况的土体变形,为隧道施工与设计提供更真实、准确的实验数据,以保证城市盾构隧道建设的高效与安全。

为了达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:

本发明提出一种模拟类矩形盾构分段式开挖的试验装置,包括若干个单位类矩形盾构机依次连接而成,每个单位类矩形盾构机均包括驱动控制单元、两个收缩机构和外框架;

所述驱动控制单元包括四个驱动电机,以及每个驱动电机动力的输出端连接蜗轮螺杆、其后端与通电导线连接;

四个驱动电机通过电机固定件分别固定环绕在各支撑架上;

外框架是四个类弧形壳体片连接组成,在相邻两个类弧形壳体片之间分别通过凹槽结构镶嵌,且相邻两个弧形片之间保持有活动间隙;在相邻两个弧形片之间的活动间隙外侧安装有挡泥板;

在单位类矩形盾构机的两端分别安装收缩机构;

两个收缩机构分为升降机构和水平收缩机构,其中:

升降机构包括转盘、转杆、弧形升降块和支撑架;水平收缩机构包括齿轮和转轴;

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