类矩形盾构切削推进模拟试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种类矩形盾构切削推进模拟试验系统。
【背景技术】
[0002]随着市政交通建设的加快和周边环境保护要求的提高，在软土地区城市地下通道等工程的施工，对非开挖技术提出了更高的要求，要能够减小对环境影响，适应浅埋的施工条件。类矩形盾构隧道因其断面利用率高、施工成本低、地面沉降控制效果好等特点，受到了广泛的关注，对其的研宄应用可谓大势所趋。随着大断面矩形顶管案例的成功实施，对类矩形盾构隧道的研宄更是迫在眉睫。当前正处于我国地下空间飞速发展的时期，蕴含着巨大的潜力。类矩形盾构相关技术的研宄，能极大提高我国在国际隧道掘进行业中的竞争优势，将我国类矩形盾构设备与施工技术提升到一个全新的水平。同时还将带动类矩形盾构相关配套产品的发展，进而带动整个产业链的发展，对瞄准国际先进水平，开展隧道盾构前沿技术、共性关键技术研宄，促进科研成果产业化，实现可持续发展和保持经济稳定增长，具有重要的战略意义。
[0003]类矩形盾构机往往具有多个刀盘，有别于传统圆形盾构的单刀盘，甚至存在有小的偏心刀盘。因此类矩形盾构隧道在切削推进的过程中，由于刀盘之间相互影响，开挖面存在极大的不确定性，需特别关注其稳定性问题。同时，由于开挖面的稳定性问题对环境造成的影响，也应给予足够的重视，而相关研宄表明类矩形盾构隧道一个重要问题就是切削面的稳定问题。目前国内关于类矩形盾构的研宄较少，还没有能够较好地模拟类矩形盾构刀盘工作的试验系统。
【发明内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种类矩形盾构切削推进模拟试验系统，以能够模拟类矩形盾构的刀盘在切削推进工作过程中的工作状态，为类矩形盾构切削推进的研宄提供一种模拟试验系统。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种类矩形盾构切削推进模拟试验系统，其特征是，包括以下部分:模型箱，模型箱中填充模型土，模型箱由多个侧壁围成，其中一个侧壁为由透明材料制成的观测壁；类矩形盾构模拟刀盘，位于所述模型箱内；所述类矩形盾构模拟刀盘上设有两个切削刀头；电动机，可移动地安装在一水平导轨上，电动机的输出轴与两个切削刀头传动连接；水平推进装置，与电动机相连接并推动电动机在所述水平导轨上直线运动；观测装置，设置在模型箱外部并与所述观测壁相对。
[0006]进一步地，所述观测壁上划有格栅线。
[0007]优选地，所述水平推进装置为一千斤顶。
[0008]进一步地，所述模型箱上与观测壁相对的侧壁为支承壁，电动机的输出轴穿过支承壁与两个切削刀头传动连接。
[0009]进一步地，所述电动机的输出轴与支承壁之间设有轴承。
[0010]进一步地，所述电动机有两个，所述两个切削刀头各与一个电动机的输出轴相连接。
[0011]优选地，所述模型土中埋设应力、应变及位移传感器。
[0012]进一步地，所述刀盘的底部设有出土口。
[0013]优选地，所述刀盘的顶部设有多个圆锥形凸起。
[0014]优选地，所述观测装置为摄像机。
[0015]如上所述，本发明的一种类矩形盾构切削推进模拟试验系统，具有以下有益效果:本发明所涉及的技术方案提供了一种能够模拟类矩形盾构推进切削时的工作状态的试验系统，试验系统配置观测装置，可以观测推进切削过程中的土体运动情况以进行试验分析，本试验系统结构较为简单，试验方便。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例的类矩形盾构切削推进模拟试验系统示意图。
[0017]图2为本发明实施例的类矩形盾构切削推进模拟试验系统中类矩形盾构模拟刀盘的不意图。
[0018]图3为本发明实施例的类矩形盾构切削推进模拟试验系统中观测壁上的栅格示意图。
[0019]图4为本发明实施例的类矩形盾构切削推进模拟试验系统采用两台电动机分别带动两个切削刀头的方案示意图。
[0020]零件标号说明
[0021]I 水平导轨42圆锥形凸起
[0022]2 千斤顶43出土口
[0023]3 电动机5 模型箱
[0024]31安装板51支承壁
[0025]4类矩形盾构模拟刀盘52观测壁
[0026]41切削刀头6 摄像机
【具体实施方式】
[0027]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0028]图1至图2所示为本发明所涉及的一种类矩形盾构切削推进模拟试验系统，包括一个模型箱5、水平推进装置、电动机3和类矩形盾构模拟刀盘4，电动机3安装在水平导轨I上，水平推进装置可以推动电动机3在水平导轨I上直线运动以模拟推进运动，电动机3的输出轴与类矩形盾构模拟刀盘4中的两个切削刀头41传动连接，带动切削刀头41转动以模拟切削运动，类矩形盾构模拟刀盘4及两个切削刀头41位于模型箱5内被埋置于模型土中，切削刀头41在装有模型土的模型箱5内做推进切削运动使模型土产生运动。
[0029]水平推进装置能够提供推进运动和推进力，在本实施方案中，如图1和图4所示，水平推进装置为千斤顶2，采用液压驱动，千斤顶2与水平导轨I之间相对固定安装，千斤顶2的顶杆与电动机3的机壳后端连接，电动机3的机壳底部设置有与水平导轨I配合的导轨配合机构，比如滑块或者滚轮，使电动机3在水平推进装置的作用下能沿水平导轨I做直线运动。当千斤顶2的顶杆顶进或者缩回时，千斤顶2能够带动电动机3沿水平导轨I顶进或者缩回。
[0030]类矩形盾构模拟刀盘4包括两个切削刀头41，电动机3的输出轴与类矩形盾构模拟刀盘4的两个切削刀头41传动连接。可以用一个电动机3通过传动机构带动两个切削刀头41转动，比如采用齿轮传动机构来带动两个切削刀头41转动，也可以采用两台电动机3分别带动两个切削刀头41转动。如图4所示，在使用两台电动机3分别带动两个切削刀头41的实施例中，每个电动机3的输出轴上连接一个切削刀头41，两台电动机3分别带动两个切削刀头41转动。当采用两台电动机3分别带动两个切削刀头41转动时，可以为两台电动机3分别配置一个水平顶进装置，本实施例中，采用两个千斤顶2分别顶进两台电动机3，两个液压千斤顶2均与水平导轨I相对固定安装，两个千斤顶2的顶杆分别与两台电动机3的机壳后端连接，两台电动机3的机壳底部均设置有安装板31，安装板31上设置有与水平导轨I配合的滚轮，水平导轨I为钢导轨，电动机3在水平推进装置的作用下能沿水平导轨I做直线运动。当采用两台电动机3分别带动两个切削刀头41转动时，也可以通过固定连接板将两台电动机3的机壳固定连接，通过一台千斤顶2与固定连接板连接，千斤顶2通过顶进连接板使两台电机一起沿水平导轨I作直线运动。
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