帶土艙模擬的盾構(gòu)地層適應(yīng)性測試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及盾構(gòu)地層測試裝置，具體涉及一種帶土艙模擬的盾構(gòu)地層適應(yīng)性測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]盾構(gòu)法作為一種較為成熟的地鐵施工手段已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國的城市地鐵或過江隧道的修建中。隨著開挖地層土體的日益復雜，土體性質(zhì)對于盾構(gòu)掘進的影響也越來越大，例如在硬塑性粘土地層中掘進時，由于土體塑流性差，土體在土艙內(nèi)無法及時排出，時常會出現(xiàn)盾構(gòu)推力、刀盤扭矩異常增大，推進速度緩慢等現(xiàn)象；在石英含量較高的砂土地層或者粒徑較大的砂卵石地層中掘進時，刀具和刀盤磨損嚴重，推進速度減慢甚至需要停機更換刀具。因此需要提前對待開挖土層進行適應(yīng)性測試，檢測盾構(gòu)切削過程中刀盤和刀具的各項運行參數(shù)并作相應(yīng)調(diào)整，以使盾構(gòu)能夠在地層中正常掘進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種帶土艙模擬的盾構(gòu)地層適應(yīng)性測試儀，該測試儀通過在土箱內(nèi)設(shè)置刀盤和反力頂板以構(gòu)成土層切削測試空間，并通過在土箱前端連接一土艙以模擬土體經(jīng)切削后進入土艙的狀況，通過設(shè)置于刀盤背部的傳感器測量土艙內(nèi)的各類參數(shù)。
[0004]本實用新型目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
[0005]一種帶土艙模擬的盾構(gòu)地層適應(yīng)性測試儀，其特征在于所述測試儀包括筒形土箱，所述土箱前端與土艙接通，后端封裝有隔板；所述土箱內(nèi)前端設(shè)置有可沿軸向進退的刀盤，所述刀盤由貫穿所述土艙端面的傳動軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；所述土箱內(nèi)后端設(shè)置有可沿軸向進退的反力頂板，所述反力頂板由貫穿該端所述隔板的反力油缸頂推；其中，所述刀盤以及所述反力頂板上分別設(shè)置有土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器。
[0006]所述土艙端面具有預留口以及土艙添加劑注入口。
[0007]所述筒形土箱上具有進土口、出土口、排水孔以及鋼化玻璃觀察孔。
[0008]所述土箱的出土口下方設(shè)置有流動性測試裝置，所述流動性測試裝置包括稱重傳感器以及位于所述稱重傳感器上的量杯。
[0009]所述傳動軸內(nèi)設(shè)置有添加劑注入管，所述添加劑注入管的一端與所述刀盤的中心孔相連通，另一端與外部的土體改良劑泵送裝置相連通。
[0010]所述刀盤為輻條式刀盤，其上設(shè)置有應(yīng)變花。
[0011]所述傳動軸由外部動力裝置驅(qū)動，所述外部動力裝置包括具有扭矩轉(zhuǎn)速傳感器的變頻電動機以及具有頂力行程傳感器的頂進油缸。
[0012]本實用新型的優(yōu)點是，目前現(xiàn)有的測試裝置多為模型試驗，而本裝置為測試儀器，其可以測試的土層條件和埋深范圍廣泛，實時監(jiān)測所獲取的參數(shù)全面且準確度高，適用于測試土壓盾構(gòu)或泥水盾構(gòu)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型中測試儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實用新型中土艙立體示意圖；
[0015]圖3為本實用新型中土艙截面示意圖；
[0016]圖4為本實用新型中土艙前端面示意圖；
[0017]圖5位本實用新型中土艙后端面示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
[0019]如圖1-5，圖中標記1-30分別為:反力油缸1、隔板2、反力頂板3、土箱4、刀盤5、土艙6、傳動軸7、頂進油缸8、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器9、變頻電動機10、頂進支架11、添加劑注入管12、萬向輪13、底座14、頂進導向支架15、量杯16、稱重傳感器17、進土口 18、出土口 19、孔隙水壓力傳感器20、土壓傳感器21、添加劑注入孔22、刀具23、中心孔24、輻條25、面板26、預留孔27、應(yīng)變花28、內(nèi)支架29、外支架30。
[0020]實施例:本實施例具體涉及一種帶土艙模擬的盾構(gòu)地層適應(yīng)性測試儀，該測試儀用于評價盾構(gòu)的地層適應(yīng)性，從而為盾構(gòu)選型、盾構(gòu)掘進以及地層改良方法提供良好的借鑒。
[0021]如圖1-5所示，本實施例中盾構(gòu)地層適應(yīng)性測試儀的主體為一呈筒形的土箱4，其前端面與土艙6相連通，其后端面則封裝有隔板2，在土箱4內(nèi)的前端設(shè)置有可沿軸向進退的刀盤5，刀盤5具體是由貫穿土艙6中心的傳動軸7驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的，且在土箱4內(nèi)的后端設(shè)置有可沿軸向進退的反力頂板3，反力頂板3具體是由貫穿后端面隔板2中心的反力油缸I驅(qū)動的；前述的刀盤5與反力頂板3共同在土箱4中構(gòu)成土層切削測試空間。
[0022]土箱4的上部設(shè)置有進土口 18，下部設(shè)置有出土口 19，側(cè)壁面上則開設(shè)有鋼化玻璃觀察窗以供觀察(附圖中未示出)；土艙6是與土箱4相連通的筒形腔體，刀盤5的初始位置處于兩者交界處，在刀盤5的背面設(shè)置有土壓傳感器21及孔隙水壓力傳感器20，在土艙6的端面上還設(shè)置有添加劑注入孔22以及預留孔27，其中預留孔27可接泥漿系統(tǒng)用于評價泥水盾構(gòu)的地層適應(yīng)性問題，也可接螺旋出土器用于測試不同添加劑條件下的螺旋出土器出土狀況；此外在反力頂板3上同樣設(shè)置有土壓傳感器21以及孔隙水壓力傳感器20 ;需要說明的是，本實施例中在土箱4外還添加了土艙6，這樣使得裝置與實際盾構(gòu)機更為接近，與此同時還可以模擬土體進入土艙6后的狀況，在土艙6內(nèi)測量其在艙內(nèi)的土壓力和孔隙水壓力。
[0023]傳動軸7頂端貫穿土艙6端面的中心并與刀盤5同軸固定，傳動軸7的末端與動力部分相連接以將動力部分的進退和旋轉(zhuǎn)動力傳遞到與之連接的刀盤5上以驅(qū)動刀盤5，在傳動軸7內(nèi)設(shè)置有沿其軸向布置的添加劑注入管12，添加劑注入管12的頂端與刀盤5的中心孔24相連通，末端與外部的土體改良劑泵送裝置相連通，以向密封艙內(nèi)的土體注入添加劑。動力部分主要包括變頻電動機10、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器9以及頂進油缸8，變頻電動機10經(jīng)傳動軸7向刀盤5提供旋轉(zhuǎn)動力，并通過調(diào)節(jié)不同的頻率來調(diào)節(jié)變頻電動機10的轉(zhuǎn)速，同時通過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器14測量電動機的扭矩和轉(zhuǎn)速，頂進油缸8提供刀盤5掘進和后退的動力，并通過推力軸承向前傳遞，其中，傳動軸7經(jīng)頂進導向支架15支撐，變頻電動機10經(jīng)頂進支架11支撐。
[0024]刀盤5主要由輻條25、刀具23、面板26、內(nèi)支架29、外支架30以及應(yīng)變花28組成，工作時可以通過改變六塊面板26的大小來調(diào)整刀盤5的開口率，通