[发明专利]一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统及方法

权利要求书

1.一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：包括转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构、数据处理分析系统和振捣回收机构，其中，

所述刀盘推进机构包括液压推进单元和控制器，所述液压推进单元能够推动TBM刀盘平移，所述控制器被配置为控制平移速度；

所述转动机构包括驱动件和可绕中心轴转动的透明箱体，所述驱动件带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况；

所述传送机构设置于TBM刀盘下端，将TBM破岩时产生的岩碴输送至振捣回收机构设置处；

所述扫描机构包括至少两组扫描仪，一组扫描仪沿传送机构的延伸方向依次排布，另一组扫描仪沿刀盘周向分布，被配置为全方位对岩碴进行扫描；

所述刀盘为等间距隔断布设的等边矩形结构，被均等分为多个正方形，每个正方形正中设有卡槽，以放置滚刀；

所述数据处理分析系统与其他各机构连接，控制各个机构动作，并接收数据。

2.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述转动机构包括第一齿轮、第二齿轮、驱动件、履带和透明箱体，所述第一齿轮与透明箱体固定，所述履带缠绕在第一齿轮和第二齿轮上，所述驱动件驱动第二齿轮，通过履带传动进而带动容纳岩体试样的透明箱体转动，实现直接观察实时的破岩情况。

3.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：还包括控制平台，所述控制平台对透明箱体的转动进行控制，透明箱体上设置有扭矩传感器。

4.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述滚刀可拆卸设置在卡槽上。

5.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：

滚刀类型、滚刀间距皆自由组合，以实现对不同类型滚刀组合的破岩机理研究。

6.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述传送机构为履带式传输带。

7.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述透明箱体为钢化玻璃制成，所述透明箱体内部设置有用于固定岩石试样的固定件。

8.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述刀盘推进机构只沿刀盘中心轴轴向运动。

9.如权利要求1所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统，其特征是：所述扫描仪均能够转动；

或，所述转动机构、刀盘推进机构、传送机构、扫描机构和振捣回收机构设置于一基座上。

10.基于权利要求1-9中任一项所述的一种考虑岩碴特征的TBM破岩机理模型试验系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

将用于研究的岩体试样装入透明箱体，利用箱体内部的固定件进行固定；

采用转动机构与刀盘推进机构相结合，模拟TBM破岩，控制试样的转动速度与刀盘的推进速度；

用岩碴传送机构以一定速度将得到的岩碴运出，经过各个扫描仪自动进行全面的扫描；

对数据进行处理分析，得到岩碴特征与破岩之间的关系，并存储所有数据。