[发明专利]模拟岩石隧道分段开挖的分段卸载开挖器

权利要求书

1.一种模拟岩石隧道分段开挖的分段卸载开挖器，包括：滑动轴（1）、手柄（2）、定位盘（3）以及若干钢管片（4），其中：定位盘（3）的一个盘面与滑动轴（1）的尾端固定，另一个盘面则与手柄（2）连接为一体；

定位盘（3）的外径大于所要模拟的隧道的内径；

所述滑动轴（1）包括内轴（5）、若干钢珠（6）、固定套环（7）；

各钢珠（6）均布在内轴（5）与固定套环（7）之间，且固定套环（7）在与各钢珠（6）对应的位置处均开设有孔洞，各钢珠均穿过固定套环（7）上相应位置处的孔洞设置；

各钢管片（4）环绕布置在滑动轴（1）外，并与滑动轴（1）外壁的钢珠（6）接触，并由滑动轴（1）支撑紧贴在所要模拟的隧道内壁上；且钢管片（4）根据隧道分段开挖的长度，沿滑动轴（1）纵向分段设置；

所述滑动轴（1）的内轴（5）上等距布满一定数量的圆形坑洞，坑洞深2mm以上，钢珠（6）布在圆形坑洞上；

固定套环（7）是由具有3mm以上厚度的钢管对半切割制作而成，其内径和内轴（5）外径相等，套紧在内轴上；固定套环（7）上开设的孔洞是圆锥形洞，圆锥形洞的间距和数量和内轴（5）上圆形坑洞的间距和数量相一致，圆锥形洞的外侧直径小于钢珠（6）直径；固定套环（7）套住钢珠并将其扣在内轴（5）上；使得钢珠陷入内轴的圆形坑洞中，再将合并后的固定套环和内轴焊接形成整体，以形成钢珠自由滚动的滑动轴；

钢珠直径至少大于固定套环厚度加上内轴上圆形坑洞的深度，保证固定套环扣上后，钢珠至少陷入内轴2mm以上，冒出固定套环以外2mm以上；

滑动轴撑起的环绕在其外侧的钢管片形成的开挖器外径刚好等于要模拟的隧道内径；

当钢管片（4）外壁受隧道围岩均匀的压力时，利用钢珠自由滑动原理，滑动轴（1）在钢管片（4）内部自由滑动，通过手柄（2）及其连接的定位盘（3），将滑动轴（1）抽出或推进，将滑动轴抽出距离等于一段钢管片纵向长度，一段钢管片塌落并将其拿出，则模拟一段隧道开挖，然后进行下一段开挖，如此反复直到模拟开挖完毕。

2.根据权利要求1所述的一种模拟岩石隧道分段开挖的分段卸载开挖器，其特征在于：钢管片（4）环绕布置在滑动轴（1）外圈上，钢管片（4）内侧和钢珠（6）接触；钢管片（4）厚度在3mm以上；同时，钢管片（4）在环向上，至少具有4块；各钢管片环向布置间距1-2mm，纵向布置间距为零。

3.根据权利要求2所述的一种模拟岩石隧道分段开挖的分段卸载开挖器，其特征在于，定位盘焊接在滑动轴尾端，定位盘为具有2mm以上厚度的钢盘。