[实用新型]一种顶管施工的室内试验模拟系统

说明书

本实用新型提供一种一种顶管施工的室内试验模拟系统，包括模型箱、导轨限位机构、顶管机构、切土机构、注浆系统和位移监测系统。模型箱内铺设土体；顶管机构和切土机构模拟实际顶管过程，进入模型箱内进行模拟顶管施工，注浆系统模拟实际注浆，位移监测系统位于箱体的上方，在实验过程中，导轨限位机构通过直线导轨和限位滑轮确保顶管机构的直线顶管，避免径向偏移造成的浆料溢出，确保可注浆的压力稳定可控，通过设置在顶管机构和切土机构的压力传感器，实时测量顶管用的推力和切土阻力，通过位移监测系统实时测量顶管过程中的对周围土体的扰动，整个试验模拟系统工作形态接近实际场景，检测工况比较全面，对顶管施工的发展具有重要的意义。

技术领域

本实用新型属于地下工程试验技术领域，具体涉及一种顶管施工的室内试验模拟系统。

背景技术

顶管法是一种非开挖的地下管道敷设施工方法，其具有施工成本低、适用范围广且对周围环境及地表沉降影响较小的特点。因此顶管法施工广泛的应用于城市管网及公路铁路隧道建设。采用顶管模型试验装置进行室内模型试验是研究顶管施工过程中顶力、摩阻力、顶进速度及注浆压力等控制因素对工作面周围地层影响的重要手段。经现有技术文献检索发现，中国专利申请号201210137982.X，实用新型名称：顶管注浆减阻的室内模拟试验系统，该专利技术公开了一种建筑工程技术领域顶管注浆减阻的室内模拟实验系统，该装置包括试验箱、竖向加载测试系统及注浆系统。该专利技术可用于测试顶管施工注浆后摩阻力，虽然用扩大了尺寸的“管节”模拟机头，但是并不能模拟刀盘切削土体造成的扰动，且因顶管模型需贯穿试验箱才能模拟顶进过程，因此需在试验箱两侧板开孔，在模拟同步注浆过程中，浆料会从管节与孔洞的缝隙中渗出导致注浆压力无法控制。中国专利文献号201289705Y，专利名称：一种模拟城市地铁盾构隧道施工的室内模型盾构装置，该专利技术公开了一种盾构机盾构隧道施工的模拟装置，该装置包括掘土机构、螺旋出土器及推进机构。该装置能模拟土压平衡式盾构机的动态掘进，出土、推进、拼装、脱环等施工的全过程，但是并不能用于顶管施工过程中同步注浆及摩阻力的研究，并且在顶进过程中刀盘扭矩及机头自重作用下顶进方向不可控，不能在实验室条件下控制顶进轴线偏差。这些模型装置或系统通常只能模拟顶管顶进施工中的一部分工况，均存在较大的局限性。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的一种顶管施工的室内试验模拟系统。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种可用于模拟顶管施工过程的模型实验装置，能够模拟顶管机机头刀盘切土、管段顶进及同步注浆等顶管施工过程。从而研究顶管施工过程中顶力、摩阻力、顶进速度及注浆压力等控制因素对工作面周围地层的影响。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种顶管施工的室内试验模拟系统，包括：

模型箱，所述模型箱包括箱体和铺设在所述箱体内的土体；所述箱体为顶部开口的刚性箱体；所述模型箱的侧壁设置有顶管通过口；

导轨限位机构，所述导轨限位机构位于所述模型箱的设有所述顶管通过口的侧壁的一侧，包括固定框架、直线导轨、顶管限位支撑和导轨滑块，所述直线导轨位于所述固定框架上，所述导轨滑块与所述直线导轨配合，并沿着所述直线导轨作直线运动，所述顶管限位支撑位于所述直线导轨一端的所述固定框架上，所述顶管限位支撑设置在所述顶管通过口处；所述固定框架有支撑承载作用；

顶管机构，所述顶管机构包括机头、管节和顶进机构，所述机头与所述管节的前端同轴连接，所述管节的末端与所述导轨滑块连接，所述顶进机构带动所述导轨滑块沿所述直线导轨运动，所述管节放置在所述顶管限位支撑的上方；

切土机构，所述切土机构包括刀盘，传动轴和刀盘驱动机构，所述刀盘位于所述机头的前端，所述刀盘与位于所述管节内的所述传动轴的前端连接，所述刀盘驱动机构与所述传动轴的末端连接，所述刀盘驱动机构通过所述传动轴带动所述刀盘转动；