Tbm撐靴撐緊圍巖多因素模擬試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種TBM撐靴撐緊圍巖多因素模擬試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)，是機(jī)械、電子、液壓、激光技術(shù)一體化的大型工廠化隧道施工作業(yè)系統(tǒng)。TBM法具有掘進(jìn)速度快、施工周期短、作業(yè)環(huán)境好、對(duì)生態(tài)環(huán)境友好、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外隧道施工方法的重要選擇。隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程不斷加快，中國(guó)城市地鐵隧道、水工隧道、越江隧道和鐵路隧道等將需要大量TBM0
[0003]TBM不同于其它工程機(jī)械，由于制造工藝復(fù)雜，技術(shù)附加值高，國(guó)際只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家企業(yè)能生產(chǎn)，且造價(jià)高。對(duì)于我國(guó)施工常用的敞開(kāi)式TBM，國(guó)內(nèi)目前僅中國(guó)鐵建重工一家公司擁有其自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，且只生產(chǎn)有一臺(tái)樣機(jī)；同時(shí)受限于現(xiàn)有數(shù)學(xué)計(jì)算的局限性，加上隧道巖土工程的復(fù)雜性，物理模擬試驗(yàn)成了研宄掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步重要方式。
[0004]目前，在實(shí)際施工中，TBM的撐靴撐緊圍巖的作用力多是采用人工調(diào)整的方法且一般將TBM撐靴接地比壓設(shè)定為常值，較少考慮TBM撐靴撐緊系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)、鞍架支撐系統(tǒng)間的耦合特性，也較少考慮撐靴與圍巖的接觸面不同等因素；這就導(dǎo)致現(xiàn)有的TBM撐靴撐緊圍巖控制方式對(duì)復(fù)雜地質(zhì)的適應(yīng)性較差，在相對(duì)較軟的巖層掘進(jìn)時(shí)，過(guò)高的接地比壓會(huì)破壞圍巖的完整性，甚至造成隧洞側(cè)壁坍塌；在較硬地層中掘進(jìn)時(shí)，不夠高的接地比壓使得無(wú)法承受推進(jìn)反力和反扭矩而導(dǎo)致打滑；這都可能造成施工過(guò)程中工程地質(zhì)問(wèn)題的發(fā)生甚至發(fā)展成嚴(yán)重的工程事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此搭建物理試驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展不同推進(jìn)力大小和方向、不同鞍架支撐轉(zhuǎn)矩大小、不同撐靴缸支撐力大小和不同撐靴撐緊圍巖接觸面等多因素下的撐靴撐緊圍巖試驗(yàn)，研宄出一種考慮多種因素耦合的撐靴撐緊圍巖控制方式，這是具有重大意義的。
[0005]查閱現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)資料，可知現(xiàn)有的TBM試驗(yàn)平臺(tái)，大多為刀盤破巖模擬試驗(yàn)臺(tái)或者為綜合模擬試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)于綜合試驗(yàn)臺(tái)，其造價(jià)昂貴，對(duì)TBM撐靴與圍巖的試驗(yàn)研宄不夠全面，不能綜合考慮不同推進(jìn)反力大小和方向、不同鞍架支撐轉(zhuǎn)矩大小、不同撐靴缸支撐力大小和不同撐靴撐緊圍巖接觸面等多因素下的試驗(yàn)情況；所以目前還沒(méi)有一種TBM撐靴撐緊圍巖多因素模擬試驗(yàn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種TBM撐靴撐緊圍巖多因素模擬試驗(yàn)裝置，通過(guò)推進(jìn)液壓缸電液控制油路的比例減壓閥控制推進(jìn)液壓缸壓力，通過(guò)改變推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬撐靴受到不同大小和方向的推進(jìn)反力作用；通過(guò)鞍架支撐缸液壓缸控制油路的比例減壓閥分別控制四支分兩組平行分布于鞍架兩側(cè)的鞍架支撐液壓缸的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬鞍架作用于撐靴的不同大小的轉(zhuǎn)矩作用；通過(guò)撐靴液壓缸控制油路的比例減壓閥控制撐靴液壓缸的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬不同撐靴支撐力；通過(guò)撐靴靴體的五個(gè)分體的拆裝來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬不同的撐靴圍巖接觸面。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括:容箱和TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)；容箱包括容箱外殼、圍巖側(cè)壁模擬塊和容箱前擋板；容箱前擋板固定在容箱殼體的前端；
TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座、撐靴、主梁前連接板、撐靴液壓缸與撐靴連接座、四支推進(jìn)液壓缸、后支撐梁底座、后支撐梁、四支鞍架支撐液壓缸、二支撐靴液壓缸、鞍架和主梁；
四支推進(jìn)液壓缸分兩組平行分布于主梁左右側(cè)，四支推進(jìn)液壓缸的一端分別通過(guò)推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座與主梁鉸接，四支推進(jìn)液壓缸的另一端鉸接于對(duì)應(yīng)的撐靴；鞍架凹槽橫跨在主梁兩側(cè)，并與主梁兩側(cè)的凸臺(tái)連接；主梁與后支撐梁上端固定連接；后支撐梁下端與后支撐梁底座鉸接；
四支鞍架支撐液壓缸分兩組平行分布鞍架的兩側(cè)并一端與鞍架鉸接，另一端與撐靴液壓缸的缸筒凸臺(tái)鉸接；二支撐靴液壓缸的缸筒相互固接，其缸桿均與同側(cè)的撐靴液壓缸與撐靴連接座固接，TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)的主梁前連接板與容箱前擋板固接，兩個(gè)撐靴靴體弧面與容箱內(nèi)的圍巖側(cè)壁模擬塊同心，后支撐梁底座弧面與容箱內(nèi)弧面接觸；
四支推進(jìn)液壓缸、二支撐靴液壓缸和四支鞍架支撐液壓缸分別與各液壓缸電液控制油路連接。
[0008]所述撐靴的靴體是分體式的，由兩個(gè)第一靴體、兩個(gè)第二靴體和一個(gè)第三靴體五個(gè)分體組成，第一靴體與第二靴體的連接和第二靴體與第三靴體的連接均通過(guò)凸臺(tái)與凹槽進(jìn)行定位；各分體均為由形板拼焊而成。
[0009]所述主梁兩側(cè)的推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座均有三組且左右兩側(cè)對(duì)稱布置，主梁?jiǎn)蝹?cè)的各組推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座沿縱向等距分布且各組推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座的鉸接孔中心與主梁側(cè)壁的橫向距離等量遞增。
[0010]所述各液壓缸電液控制油路，均包括:油箱、電磁三位四通換向閥、比例減壓閥、壓力傳感器和控制器；高壓油源與比例減壓閥進(jìn)油口相連，比例減壓閥出油口與電磁三位四通換向閥的的P 口連接，比例減壓閥卸油口與油箱連接，電磁三位四通換向閥的的T 口與油箱連接，電磁三位四通換向閥的的A 口與所控制的液壓缸的無(wú)桿腔連接，電磁三位四通換向閥的的B 口與所控制的液壓缸的有桿腔連接，所控制的液壓缸的無(wú)桿腔連接有壓力傳感器，壓力傳感器與控制器相連，控制器與比例減壓閥的電磁鐵相連。
[0011]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明通過(guò)裝置各個(gè)液壓缸控制油路的比例減壓閥控制推進(jìn)液壓缸壓力、鞍架支撐液壓缸壓力、撐靴液壓缸的壓力實(shí)現(xiàn)了不同推進(jìn)力、不同鞍架支撐轉(zhuǎn)矩及不同撐靴支撐力的模擬；改變推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座的位置實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)方向與掘進(jìn)方向不同角度的模擬；通過(guò)撐靴靴體的五個(gè)分體的拆裝來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的撐靴圍巖接觸面的模擬。采用縮尺并簡(jiǎn)化的TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)在較小的空間內(nèi)，低成本地開(kāi)展對(duì)多因素下的撐靴撐緊圍巖試驗(yàn)研宄。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的縮尺TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明分體式撐靴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是圖1 A的裝置各液壓缸電液控制油路原理圖。
[0016]圖中:1、容箱外殼，2、圍巖側(cè)壁模擬塊，3、容箱前擋板，4、容箱加強(qiáng)肋板，5、推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座，6、撐靴，7、主梁前連接板，8、撐靴液壓缸與撐靴連接座，9、四支推進(jìn)液壓缸，10、后支撐梁底座，11、后支撐梁，12、四支鞍架支撐液壓缸，13、二支撐靴液壓缸，14、鞍架，15、主梁，16、二個(gè)第一靴體，17、二個(gè)第二靴體，18、第三靴體，19、油箱，20、電磁三位四通換向閥，21、比例減壓閥，22、壓力傳感器，23、控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0018]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括:容箱和TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)；容箱包括容箱外殼1、圍巖側(cè)壁模擬塊2和容箱前擋板3 ;容箱前擋板3通過(guò)螺栓固定在容箱殼體I的前端，容箱加強(qiáng)肋板4焊接在容箱殼體I的左右兩外側(cè)；TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座5、撐靴6、主梁前連接板7、撐靴液壓缸與撐靴連接座8、四支推進(jìn)液壓缸9、后支撐梁底座10、后支撐梁11、四支鞍架支撐液壓缸12、二支撐靴液壓缸13、鞍架14和主梁15 ;四支推進(jìn)液壓缸9分兩組平行分布于主梁15左右側(cè)，四支推進(jìn)液壓缸9的一端分別通過(guò)推進(jìn)液壓缸與主梁鉸接座5與主梁15鉸接，四支推進(jìn)液壓缸9的另一端鉸接于對(duì)應(yīng)的撐靴6 ;鞍架14凹槽橫跨在主梁15兩側(cè)，并與主梁15兩側(cè)的凸臺(tái)連接；主梁15與后支撐梁11上端通過(guò)螺栓固定連接；后支撐梁11下端與后支撐梁底座10鉸接；四支鞍架支撐液壓缸12分兩組平行分布鞍架的兩側(cè)并一端與鞍架14鉸接，另一端與撐靴液壓缸13的缸筒凸臺(tái)鉸接；二支撐靴液壓缸13的缸筒相互固接，其缸桿均與同側(cè)的撐靴液壓缸與撐靴連接座固接，TBM支撐推進(jìn)機(jī)構(gòu)的主梁前連接板7與容箱前擋板3固接，兩個(gè)撐靴6靴體弧面與容箱內(nèi)的圍巖側(cè)