專利名稱：全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領(lǐng)域中的一種全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，尤其是模擬全斷面掘進(jìn)機(jī)在高水壓、可變地應(yīng)力、復(fù)合地質(zhì)條件下分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
全斷面掘進(jìn)機(jī)是公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領(lǐng)域的主要施工裝備。利用可模擬高水壓、可變地應(yīng)力、復(fù)合地質(zhì)條件的分段加載大型掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，進(jìn)行全斷面掘進(jìn)機(jī)在粘土、砂礫土、卵石、硬巖、富水等多種地質(zhì)條件復(fù)合掘進(jìn)試驗(yàn)，一次試驗(yàn)過程中可利用水囊分段加載技術(shù)，針對(duì)不同地質(zhì)條件分段施加不同地層壓力，可完成不同地層突變地應(yīng)力模擬試驗(yàn)，可獲得與地質(zhì)參數(shù)相匹配的全斷面掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)與施工參數(shù)。很多實(shí)際工程存在復(fù)合地質(zhì)條件，地應(yīng)力也是復(fù)雜多變的，目前現(xiàn)有試驗(yàn)裝置不能進(jìn)行大直徑全斷面掘進(jìn)機(jī)綜合掘進(jìn)試驗(yàn)，不能同步完成多種地質(zhì)復(fù)合試驗(yàn)，不能完成突變地應(yīng)力條件下的模擬試驗(yàn)，也不能完成從始發(fā)、掘進(jìn)、拼裝管片到排渣、注漿、接收的完整試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與工程實(shí)際偏差較大。因此研制一種全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置是急需解決的新課題
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，解決模擬高水壓、可變地應(yīng)力、復(fù)合地質(zhì)條件，采用大型鋼結(jié)構(gòu)自反力系統(tǒng)、水囊分段加載技術(shù)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，由加載橫梁、試驗(yàn)箱、全斷面掘進(jìn)機(jī)、反力架、模擬地層介質(zhì)、分段加載水囊、鎖緊銷、圓弧底座、側(cè)壁、端蓋、密封刷、引導(dǎo)管、承壓隔梁組成，在試驗(yàn)箱中填充和夯實(shí)模擬地層介質(zhì)，并埋設(shè)土壓、水壓傳感器，8組分段加載水囊用7個(gè)承壓隔梁分開安裝；試驗(yàn)箱由圓弧底座、左右側(cè)壁與前后端蓋組成，為整體焊接結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)箱上通過鎖緊銷安裝用于承載分段加載水囊反作用力的8個(gè)加載橫梁，反力架與試驗(yàn)箱的的端蓋螺栓固定，全斷面掘進(jìn)機(jī)安裝在帶有3道密封刷的引導(dǎo)管中；所述模擬地層介質(zhì)為粘土、砂礫土、卵石、硬巖；所述裝置的工作原理是，將全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)方向設(shè)為X軸，水平面內(nèi)垂直于X軸方向設(shè)為Y軸，分段加載水囊加壓方向設(shè)為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗(yàn)箱與加載梁構(gòu)成的封閉箱體內(nèi)，模擬復(fù)雜多變地質(zhì)條件，實(shí)現(xiàn)分段變壓加載，反力架與試驗(yàn)箱連接固定，形成自反力系統(tǒng)，安全可靠；通過帶密封圈的引導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，保證始發(fā)階段試驗(yàn)箱體內(nèi)良好的密封性能；掘進(jìn)試驗(yàn)中全斷面掘進(jìn)機(jī)的推力與扭矩通過反力架反作用于試驗(yàn)箱上，整個(gè)掘進(jìn)試驗(yàn)裝置形成一個(gè)自反力系統(tǒng)，全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中通過分布在模擬地層介質(zhì)中的傳感器，在變壓加載模擬真實(shí)地質(zhì)情況下，實(shí)時(shí)檢測(cè)掘進(jìn)機(jī)周圍水土壓力、地層擾動(dòng)地質(zhì)參數(shù)變量，完成大直徑全斷面掘進(jìn)機(jī)在真實(shí)地質(zhì)條件下掘進(jìn)過程模擬試驗(yàn)。本發(fā)明的要點(diǎn)在于它的結(jié)構(gòu)及工作原理。其工作原理是，將全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)方向設(shè)為X軸，水平面內(nèi)垂直于X軸方向設(shè)為Y軸，分段加載水囊加壓方向設(shè)為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗(yàn)箱與加載梁構(gòu)成的封閉箱體內(nèi)，模擬復(fù)雜多變地質(zhì)條件，實(shí)現(xiàn)分段變壓加載，反力架與試驗(yàn)箱連接固定，形成自反力系統(tǒng)，安全可靠；通過帶密封圈的引導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，保證始發(fā)階段試驗(yàn)箱體內(nèi)良好的密封性能；掘進(jìn)試驗(yàn)中全斷面掘進(jìn)機(jī)的推力與扭矩通過反力架反作用于試驗(yàn)箱上，整個(gè)掘進(jìn)試驗(yàn)裝置形成一個(gè)自反力系統(tǒng)，全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中通過分布在模擬地層介質(zhì)中的傳感器，在變壓加載模擬真實(shí)地質(zhì)情況下，實(shí)時(shí)檢測(cè)掘進(jìn)機(jī)周圍水土壓力、地層擾動(dòng)地質(zhì)參數(shù)變量，完成大直徑全斷面掘進(jìn)機(jī)在真實(shí)地質(zhì)條件下掘進(jìn)過程模擬試驗(yàn)。全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有分段變壓加載功能，可一次完成模擬全斷面掘進(jìn)機(jī)在多種復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)試驗(yàn)，可進(jìn)行突變地應(yīng)力條件下的模擬試驗(yàn)，使得試驗(yàn)過程更貼近真實(shí)施工狀態(tài)；具有自反力特點(diǎn)，變壓加載力、推進(jìn)力和驅(qū)動(dòng)扭矩完全作用在試驗(yàn)裝置本體上，使得試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固，避免掘進(jìn)中試驗(yàn)箱體移動(dòng)，試驗(yàn)過程更加安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，將廣泛的應(yīng)用于公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領(lǐng)域中。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I的俯視圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，一種全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，由加載橫梁I、試驗(yàn)箱2、全斷面掘進(jìn)機(jī)3、反力架4、模擬地層介質(zhì)5、分段加載水囊6、鎖緊銷7、圓弧底座8、側(cè)壁9、端蓋10、密封刷11、引導(dǎo)管12、承壓隔梁13組成，在試驗(yàn)箱2中填充和夯實(shí)模擬地層介質(zhì)5，并埋設(shè)土壓、水壓傳感器，8組分段加載水囊6用7個(gè)承壓隔梁13分開安裝；試驗(yàn)箱2由圓弧底座8、左右側(cè)壁9與前后端蓋10組成，為整體焊接結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)箱2上通過鎖緊銷7安裝用于承載分段加載水囊6反作用力的8個(gè)加載橫梁1，反力架4與試驗(yàn)箱2的的端蓋10螺栓固定，全斷面掘進(jìn)機(jī)3安裝在帶有3道密封刷11的引導(dǎo)管12中；所述模擬地層介質(zhì)5為粘土、砂礫土、卵石、硬巖；所述裝置的工作原理是，將全斷面掘進(jìn)機(jī)3掘進(jìn)方向設(shè)為X軸，水平面內(nèi)垂直于X軸方向設(shè)為Y軸，分段加載水囊6加壓方向設(shè)為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗(yàn)箱與加載梁構(gòu)成的封閉箱體內(nèi)，模擬復(fù)雜多變地質(zhì)條件，實(shí)現(xiàn)分段變壓加載，反力架與試驗(yàn)箱連接固定，形成自反力系統(tǒng)，安全可靠；通過帶密封圈的引導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，保證始發(fā)階段試驗(yàn)箱體內(nèi)良好的密封性能；掘進(jìn)試驗(yàn)中全斷面掘進(jìn)機(jī)3的推力與扭矩通過反力架4反作用于試驗(yàn)箱2上，整個(gè)掘進(jìn)試驗(yàn)裝置形成一個(gè)自反力系統(tǒng)，全斷面掘進(jìn)機(jī)3掘進(jìn)過程中通過分布在模擬地層介質(zhì)中的傳感器，在變壓加載模擬真實(shí)地質(zhì)情況下，實(shí)時(shí)檢測(cè)掘進(jìn)機(jī)周圍水土壓力、地層擾動(dòng)地質(zhì)參數(shù)變量，完成大直徑全斷面掘進(jìn)機(jī)在真實(shí)地質(zhì)條件下掘進(jìn)過程模擬試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，由加載橫梁、試驗(yàn)箱、全斷面掘進(jìn)機(jī)、反力架、模擬地層介質(zhì)、分段加載水囊、鎖緊銷、圓弧底座、側(cè)壁、端蓋、密封刷、引導(dǎo)管、承壓隔梁組成，其特征在于在試驗(yàn)箱中填充和夯實(shí)模擬地層介質(zhì)，并埋設(shè)土壓、水壓傳感器，8組分段加載水囊用7個(gè)承壓隔梁分開安裝；試驗(yàn)箱由圓弧底座、左右側(cè)壁與前后端蓋組成，為整體焊接結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)箱上通過鎖緊銷安裝用于承載分段加載水囊反作用力的8個(gè)加載橫梁，反力架與試驗(yàn)箱的的端蓋螺栓固定，全斷面掘進(jìn)機(jī)安裝在帶有3道密封刷的引導(dǎo)管中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，其特征在于所述模擬地層介質(zhì)為粘土、砂礫土、卵石、硬巖。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，其特征在于所述裝置的工作原理是，將全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)方向設(shè)為X軸，水平面內(nèi)垂直于X軸方向設(shè)為Y軸，分段加載水囊加壓方向設(shè)為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗(yàn)箱與加載梁構(gòu)成的封閉箱體內(nèi)，模擬復(fù)雜多變地質(zhì)條件，實(shí)現(xiàn)分段變壓加載，反力架與試驗(yàn)箱連接固定，形成自反力系統(tǒng)，安全可靠；通過帶密封圈的引導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，保證始發(fā)階段試驗(yàn)箱體內(nèi)良 好的密封性能；掘進(jìn)試驗(yàn)中全斷面掘進(jìn)機(jī)的推力與扭矩通過反力架反作用于試驗(yàn)箱上，整個(gè)掘進(jìn)試驗(yàn)裝置形成一個(gè)自反力系統(tǒng)，全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中通過分布在模擬地層介質(zhì)中的傳感器，在變壓加載模擬真實(shí)地質(zhì)情況下，實(shí)時(shí)檢測(cè)掘進(jìn)機(jī)周圍水土壓力、地層擾動(dòng)地質(zhì)參數(shù)變量，完成大直徑全斷面掘進(jìn)機(jī)在真實(shí)地質(zhì)條件下掘進(jìn)過程模擬試驗(yàn)。
全文摘要
一種應(yīng)用于公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領(lǐng)域中的全斷面掘進(jìn)機(jī)分段加載掘進(jìn)試驗(yàn)裝置，由加載橫梁、試驗(yàn)箱、全斷面掘進(jìn)機(jī)、反力架、模擬地層介質(zhì)、分段加載水囊、圓弧底座、承壓隔梁等組成，在試驗(yàn)箱中填充和夯實(shí)模擬地層介質(zhì)，并埋設(shè)土壓、水壓傳感器，分段加載水囊用承壓隔梁分開安裝；試驗(yàn)箱由圓弧底座、左右側(cè)壁與前后端蓋組成，為整體焊接結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)箱上通過鎖緊銷安裝用于承載分段加載水囊反作用力的加載橫梁，反力架與試驗(yàn)箱的端蓋螺栓固定，全斷面掘進(jìn)機(jī)安裝在帶有密封刷的引導(dǎo)管中。該發(fā)明有分段變壓加載功能，一次完成模擬全斷面掘進(jìn)機(jī)在多種復(fù)雜地質(zhì)條件下的掘進(jìn)試驗(yàn)，避免掘進(jìn)中試驗(yàn)箱體移動(dòng)，試驗(yàn)過程更加安全可靠。
文檔編號(hào)G01N33/24GK102707036SQ20121022000
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者任麗維, 巫思榮, 杜大川, 楊濤, 蘇鵬程, 趙海峰, 趙羽, 鄧立營, 高偉賢, 魯志剛 申請(qǐng)人:北方重工集團(tuán)有限公司