[发明专利]一种楔入式加载形成高强泥饼的试验装置及黏附力测定方法

说明书

本发明提供一种楔入式加载形成高强泥饼的试验装置及黏附力测定方法，该装置包括压板、拉环、套筒、环形橡胶垫、箱体、箱盖、螺栓；通过将压板插入土体中，楔形头周围局部土体形成高压，在压板楔形头表面形成高强泥饼，压板插入完成后将套筒固定在土箱上，在压板上拔时防止套筒周围的土体跟随压板移动，满足压板楔形头处与其上高强泥饼的黏附力测定需求，达到模拟盾构掘进时刀盘挤压土体时的土体的加压状态效果，是研究土体与金属界面间高强泥饼形成及黏附增长规律的有效手段。

技术领域

本发明属于隧道与地下工程试验仪器技术领域，特别涉及一种楔入式加载形成高强泥饼的试验装置及黏附力测定方法。

背景技术

盾构技术凭借其高效、安全性高等优点，在隧道工程等领域得到了大量的应用。然而，当盾构穿越泥岩泥质粉砂岩等地层时，刀盘切削下的土体在挤压后，极易在刀盘表面形成泥饼，泥饼的形成和扩散会造成刀具损坏，刀盘扭矩增大等问题，对工程的顺利进行造成不利影响。因此对于高压状态下土体与金属界面的黏附情况进行研究，探索有效的方法消除泥饼对盾构产生的不利影响，具有重要的学术价值和现实意义。

目前，关于土体与金属界面间的黏附情况研究有很多。如邱长林在《黏土黏附力试验研究》中，采用自制的装置进行黏附力测定试验，通过拉力传感器测量拉拔过程中测盘的受力情况，以此反应黏附力变化情况；如刘润在《饱和软黏土中开孔防沉板基础上拔特性研究》，研究了测盘不同开口率条件下与土体的黏附情况。现有的试验手段往往集中于直接对测盘进行拉拔，对土体与金属界面的黏附力大小进行测量，无法实现刀盘挤压土体产生高压状态并形成高强泥饼，难以对土体的加压状态进行量化控制，无法测定不同压力状态下形成的高强泥饼与刀盘界面间黏附情况。

为克服以上不足，本发明提出一种楔入式加载形成高强泥饼的试验装置及黏附力测定方法，通过将压板插入土体中，楔形头周围局部土体形成高压，在压板楔形头表面形成高强泥饼，压板插入完成后将套筒固定在土箱上，在压板上拔时防止套筒周围的土体跟随压板移动，满足压板楔形头处与其上高强泥饼的黏附力测定需求，达到模拟盾构掘进时刀盘挤压土体时的土体的加压状态效果，是研究土体与金属界面间高强泥饼形成及黏附增长规律的有效手段。

发明内容

本发明提供了一种楔入式加载形成高强泥饼的试验装置及黏附力测定方法，其目的在于，解决在测量土体与金属界面间黏附力的试验中，无法实现刀盘挤压土体产生高压状态并形成高强泥饼，难以对土体的加压状态进行量化控制，无法测定不同压力状态下形成的高强泥饼与刀盘界面间黏附情况的问题。通过将压板1插入土体中，楔形头周围局部土体形成高压，在压板1楔形头表面形成高强泥饼，由楔入量或压板1顶部的加载压力进行量化控制压板1楔形头表面土体的压力大小，从而更好地测量土体与金属界面间的黏附情况。

一种楔入式加载形成高强泥饼的试验装置，其特征在于，包括压板1、拉环2、套筒3、环形橡胶垫4、箱体5、箱盖6、螺栓7；

所述箱体5呈倒“T”字型，箱体5下部矩形空间布置土体，箱体5上部矩形管道布置压板1和套筒3；压板1插入套筒3内，压板1和套筒3可在箱体5上部矩形管道内上下移动；

所述箱体5在上部矩形管道内壁布置两圈环形橡胶垫4，防止推动压板1和套筒3时土水被挤出；

所述箱盖6布置在箱体5底部，通过左右两侧的螺栓7与箱体5固定或分离，向箱体5中装土时去除箱盖6，装土完毕后，箱盖6固定在箱体5上。

进一步地，所述压板1在顶部均匀布置有3个拉环2，用以连接拉拔测力装置；所述压板1在左右两侧的上部位置设有牛腿，下压压板1时牛腿带动套筒3同步下压；

所述压板1底部有楔形头，下压压板1和套筒3时楔形头周围局部土中形成高压，在楔形头表面形成高强泥饼；

所述压板1楔形头表面的土体压力由楔入量或压板1顶部的加载压力进行量化控制。