[实用新型]一种模拟电渗法处理隧道刀盘结泥饼的环剪仪系统

说明书

本实用新型公开了一种模拟电渗法处理隧道刀盘结泥饼的环剪仪系统，包括下剪切盒圆盘与上剪切盒，下剪切盒圆盘底部具有底板，底板固定有旋转盘，旋转盘转动安装于基座轴，工作桌面上设有剪切驱动装置；上剪切盒顶部对应配合安装有钢环块，钢环块顶部设有玻璃钢荷载板，玻璃钢荷载板顶部固定有竖向加压框架横梁，竖向加压框架横梁上设有配重系统，底板上对应设有扭矩传感器，下剪切盒圆盘底部设有下剪切盒内环形钢板，钢环块与下剪切盒内环形钢板之间通过导线连接，导线上安装设有开关和直流电源。本实用新型能够在土体环剪过程中接通电路进行电渗，便于实现各级法向压力下土体剪切位移、峰值抗剪强度随着电流、电压及电渗时间变化的实验研究。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程土工试验技术领域，尤其涉及一种模拟电渗法处理隧道刀盘结泥饼的环剪仪系统。

背景技术

随着城市建设的高速发展，地下轨道交通建设也飞速发展，盾构施工技术在城市轨道交通建设中的应用也越来越广泛，给地下工程施工带来了极大便利。但在可塑、硬塑状的粘土类地层，粘土质砂土地层，泥岩，泥质粉砂岩，母岩为花岗岩的残积土层，全风化岩层和强风化岩层等地层中盾构掘进时盾构刀盘易结泥饼。泥饼容易粘附在土舱内壁表面、螺旋输送机、盾构刀盘、出渣系统等位置处，导致刀盘扭矩变小、推力大幅度增大、推进速度降低、螺旋输送器出料少或几乎没有，对盾构设备安全造成极大威胁。

电渗法可用以防止盾构隧道施工中粘土粘附刀盘事故的发生，是一种新方法。将盾构机刀盘作为阴极，在土体中插入阳极，施加电压，形成电渗流。在电场作用下，水化阳离子携带水分子向阴极移动，在粘土和盾构机刀盘金属板之间形成水膜，水膜起润滑作用，减少摩擦，从而消除粘土和刀盘钢板之间的粘聚效应。同时电渗法还可用于地下车库、隧道、地下厂房等地下工程中岩土体的快速疏干排水。隧道盾构机刀盘对粘土的切削属于大位移剪切变形。用电渗法处理盾构机刀盘结泥饼的关键在于大位移剪切及电渗条件下，粘土与盾构机刀盘接触面抗剪强度的变化机制。利用环剪仪可以研究泥饼与刀盘钢板粘附界面在大剪切位移条件下的抗剪强度变化规律。但是，目前国内缺乏能进行电渗条件下粘土与刀盘钢板界面剪切特性研究的环剪实验仪器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于背景技术中的技术问题，提供一种模拟电渗法处理隧道刀盘结泥饼的环剪仪系统，能够对泥饼与钢板粘附界面的抗剪强度随电压、电流及电渗时间进行测量，以便发现其变化规律，为将电渗法用于解决盾构机刀盘结泥饼问题提供技术支撑。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种模拟电渗法处理隧道刀盘结泥饼的环剪仪系统，包括环形形状的下剪切盒圆盘与环形形状的上剪切盒，上剪切盒上下重叠连接，上剪切盒内部具有泥饼腔A，下剪切盒圆盘内部具有与泥饼腔A相对应的泥饼腔B，泥饼腔A与泥饼腔B组合构成泥饼组合腔；下剪切盒圆盘底部具有底板，底板固定有旋转盘，旋转盘转动安装于基座轴，基座轴放置于工作桌面上，工作桌面上设有用于驱动旋转盘转动的剪切驱动装置；所述上剪切盒的泥饼腔A顶部对应配合安装有钢环块，钢环块顶部设有玻璃钢荷载板，玻璃钢荷载板顶部固定有竖向加压框架横梁，所述竖向加压框架横梁上设有配重系统，所述底板上对应设有扭矩传感器，所述下剪切盒圆盘的泥饼腔B底部设有下剪切盒内环形钢板，钢环块与下剪切盒内环形钢板之间通过导线连接，导线上安装设有开关和直流电源。

为了更好地实现本实用新型，所述导线上还安装设有电流表和电压表。

优选地，所述剪切驱动装置为剪切伺服电机，剪切伺服电机通过扭矩传力杆及齿轮与旋转盘动力连接。

优选地，所述配重系统包括法向加载竖杆、调节平衡砝码、连接杆和平衡梁，法向加载竖杆数量为两个，两个法向加载竖杆顶端固定于竖向加压框架横梁两端，两个法向加载竖杆底端之间连接有连接杆，连接杆上设有平衡梁，平衡梁两端分别设有调节平衡砝码和荷载砝码。