[发明专利]一种泥水-土压双模可切换式盾构掘进模拟试验装置

权利要求书

1.一种泥水-土压双模可切换式盾构掘进模拟试验装置，其特征在于，包括内部设置有试验地层土样的土样箱(1)、用于挖掘所述土样箱(1)内部土样的盾构机(2)、用于驱动盾构机(2)转动的动力转动装置(3)以及泥水循环系统；

所述盾构机(2)包括盾壳(4)和与所述盾壳(4)端面连接的仓体(5)，盾壳(4)内设置有主轴(6)和螺旋出土器(7)，所述主轴(6)的一端穿过所述仓体(5)且固定连接有盾构刀盘(8)，另一端与所述动力转动装置(3)连接；动力转动装置(3)包括驱动箱体(19)；

所述螺旋出土器(7)包括与仓体(5)密封连接的外筒(701)和设置于所述外筒(701)内的螺旋棒(702)，所述螺旋棒(702)外壁上设置有用于卷出泥土的旋翼，螺旋棒(702)的一端位于仓体(5)内，另一端与动力转动装置(3)连接；

所述外筒(701)侧壁上设置有与其内部连通的出土支管(703)；

所述泥水循环系统包括与仓体(5)连通的进泥浆管(9)、出泥浆管(10)和进气管(11)，所述进泥浆管(9)、出泥浆管(10)和进气管(11)的一端均设置于盾壳(4)内，进泥浆管(9)、出泥浆管(10)和进气管(11)的另一端均位于盾构机(2)外部；

所述盾壳(4)外壁上滑动套设有一个隧道衬砌(13)，所述隧道衬砌(13)的材质为不锈钢；

所述土样箱(1)的面板为透明材质，土样箱(1)底部外壁上设置有多个球阀(14)，土样箱(1)侧壁上开设有多个取样孔(15)；

所述土样箱(1)的面板上开设有供所述盾构机(2)穿过的通道(16)，所述通道(16)内壁上设置有导向法兰(17)；所述主轴(6)与所述仓体(5)之间设置有密封轴承(12)，所述外筒(701)内设置有压力传感器；

所述泥水循环系统还包括依次连通的沉淀池(29)、拌浆池(30)和压浆池(31)，所述沉淀池(29)、拌浆池(30)和压浆池(31)之间的连通管道上均设置有开关阀(32)；

所述出泥浆管(10)与所述沉淀池(29)连通，沉淀池(29)内设置有滤网(33)，拌浆池(30)内设置有转速可调的搅拌电机(34)，拌浆池(30)底部设置有清洗管(35)；所述进泥浆管(9)与压浆池(31)连通；

泥水-土压双模可切换式盾构掘进模拟试验装置还包括框架(22)，所述土样箱(1)固定设置于所述框架(22)上，框架(22)上设置有直线导轨(23)；所述驱动箱体(19)底部设置有支撑座(24)，所述支撑座(24)上设置有与所述直线导轨(23)滑动连接的滑块(25)；

所述驱动箱体(19)上设置有用于驱动所述盾构机(2)直线运动的驱动装置，所述驱动装置包括油缸(26)和拉线位移传感器(27)，所述油缸(26)的缸体与驱动箱体(19)侧壁固定连接，油缸(26)的活塞端与所述土样箱(1)侧壁连接；所述拉线位移传感器(27)的本体与土样箱(1)侧壁固定，拉线位移传感器(27)的拉线端与驱动箱体(19)固定连接；

所述油缸(26)活塞端与所述土样箱(1)侧壁铰接，油缸(26)活塞端与土样箱(1)侧壁之间设置有拉压传感器(28)。

2.根据权利要求1所述的一种泥水-土压双模可切换式盾构掘进模拟试验装置，其特征在于，所述土样箱(1)的外壁上设置有与其内部连通的水位筒(18)。

3.根据权利要求1所述的一种泥水-土压双模可切换式盾构掘进模拟试验装置，其特征在于，所述盾壳(4)一端与所述驱动箱体(19)侧壁固定连接；

驱动箱体(19)内设置有主轴(6)转动装置和螺旋棒(702)转动装置，所述主轴(6)转动装置包括与所述主轴(6)连接带有转矩转速传感器的径向柱塞马达(20)；所述螺旋棒(702)转动装置包括固定设置于驱动箱体(19)侧壁上带有转矩转速传感器的步进电机(21)，步进电机(21)的输出端与所述螺旋棒(702)连接。