[发明专利]一种软土刀具磨蚀测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种软土刀具磨蚀测试系统及方法，其技术方案为：包括掘进模拟装置、供压装置、泡沫发生装置、温度监测模块和数据处理系统，掘进模拟装置用于模拟刀具掘进过程，包括用于填充土体的测试箱、设于测试箱内的刀具；所述刀具连接有为其提供推力及旋转动力的动力装置；供压装置与测试箱相连，用于提供测试箱内的压力环境；泡沫发生装置与动力装置相连，其产生的泡沫能够进入测试箱内部；温度监测模块与刀具固定，用于监测刀具在掘进过程中的温度变化；所述温度监测模块连接数据处理系统。本发明能够提供多种测试环境，能够预测盾构机在软土地层中掘进时的刀具磨蚀问题。

技术领域

本发明涉及软土地层掘进技术领域，尤其涉及一种软土刀具磨蚀测试系统及方法。

背景技术

在地下空间的开发过程中由于盾构法施工具有对地面环境影响较小、施工准确度较高、机械化程度较高以及应用范围越来越大的特点，成为目前隧道施工常用的一种技术形式。而且盾构技术日趋完善，广泛应用于各大城市中的地铁隧道、市政工程、公路隧道等建设。

然而软土地层盾构法施工过程中，经常会遇到刀盘刀具磨损、刀盘结泥饼等施工难题，一旦遇到类似工程问题，便会影响隧道施工效率，甚至被迫停机整修，进一步造成掌子面失稳、地表塌陷等重大问题。而预测软土地层中盾构机刀具磨蚀的程度直接影响着盾构隧道项目的进度和成本预算，但是目前缺乏针对于软土地层刀具磨损测试设备及方法，无法对软土地层盾构工程中刀具的磨损展开有效的预测，导致无法保证高效的施工效率及安全性。因此针对软土地层盾构掘进过程中刀具磨损进行有效的预测是目前盾构工程中应解决的重点问题之一。

本文针对这种问题，发明一种软土刀具磨蚀测试系统，具体涉及一种模拟盾构机在软土地层中掘进时刀具磨蚀的测试系统，可以提供多种测试环境用于预测现场盾构机在软土地层中掘进时的刀具磨蚀问题，进而根据预测情况提前制定解决措施。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种软土刀具磨蚀测试系统及方法，能够提供多种测试环境，能够预测盾构机在软土地层中掘进时的刀具磨蚀问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种软土刀具磨蚀测试系统，包括：

掘进模拟装置，用于模拟刀具掘进过程，包括用于填充土体的测试箱、设于测试箱内的刀具，所述刀具连接有为其提供推力及旋转动力的动力装置；

供压装置，与测试箱相连，用于提供测试箱内的压力环境；

泡沫发生装置，与动力装置相连，其产生的泡沫能够进入测试箱内部；

温度监测模块，与刀具固定，用于监测刀具在掘进过程中的温度变化；所述温度监测模块连接数据处理系统。

作为进一步的实现方式，所述测试箱顶部设有进气口和排气口，所述进气口与供压装置相连。

作为进一步的实现方式，所述测试箱底部设置托板，所述托板连接升降装置。

作为进一步的实现方式，所述动力装置包括与刀具相连的转动轴，所述转动轴连接伺服电机，所述伺服电机连接升降机构。

作为进一步的实现方式，所述转动轴内部为空心结构，转动轴一侧设有泡沫注入口；泡沫发生装置与泡沫注入口相连。

作为进一步的实现方式，所述温度监测模块为温度传感器，温度传感器固定于刀具底面中心位置。

作为进一步的实现方式，供压装置为空压机，通过空压机为测试箱提供0～8bar的压力环境。

作为进一步的实现方式，所述数据处理系统包括计算机，所述动力装置通过数据线与计算机相连。

第二方面，本发明实施例还提供了一种软土刀具磨蚀测试方法，采用所述的测试系统，包括：