专利名称：土压平衡盾构土体改良研究试验平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验平台，尤其涉及一种用于土压平衡盾构土体改良研究的试验
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背景技术：
针对目前土压平衡盾构施工情况，广泛存在渣土改良问题，由于渣土流塑性差，导致施工控制困难(地面坍塌、地表隆起)、掘进效率低、刀盘等关键部件非正常磨损等，加上对土压平衡盾构施工中土体改良缺乏理论指导，使实践中存在一些盲目工作，造成人力、物力资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种为土压平衡盾构土体改良研究的试验平台。本发明的试验平台从模拟土压平衡盾构加压过程、模拟盾构掘进过程、实现推进及渣土搅拌、模拟螺旋输送机出土及土塞效应实现过程、实现渣土改良剂(泡沫剂、聚合物、离散剂等)的按比例加入等方面对土压平衡盾构土体改良的理论数据进行深入研究，为土压平衡盾构施工中的土体改良给予理论指导，该试验平台结构简单，操作方便。本发明的试验平台通过以下技术方案实现:一种土压平衡盾构土体改良研究的试验平台，包括模拟推进油缸、加土孔、翻转油缸、推进活塞、模拟盾体、网状隔板、检修口、模拟土仓、搅拌装置、螺旋输送机、土箱、支撑架、盾体翻转平台、地坑支座；其中，模拟推进油缸通过模拟盾体盖板连接推进活塞构成试验平台的推进系统；搅拌装置是由搅拌驱动电机通过减速机连接搅拌器组成；螺旋输送机是螺旋驱动电机通过减速机驱动螺旋输送装置组成；螺旋输送机连接模拟盾体出渣口 ；模拟盾体安装在盾体翻转平台上面；翻转油缸连接盾体翻转平台以控制模拟盾体的翻转；土箱置于盾体翻转平台上螺旋输送机的出渣口下方；所述试验平台采用PC机控制。其中，所述模拟盾体通过螺栓安装在盾体翻转平台上。其中，所述土箱通过螺栓与盾体翻转平台固定连接。其中，所述网状隔板通过焊接与模拟盾体连接，搅拌器通过螺栓固定在搅拌驱动轴承上。其中，所述盾体翻转平台一端通过螺栓与地坑支座连接，另一端通过螺栓与翻转油缸连接通过控制翻转油缸可以使模拟盾体方便地在地坑中翻转，便于往模拟盾体中加入渣土。其中，所述液压油缸的驱动采用比例换向阀控制。其中，所述液压油缸安装有分流阀。其中，所述液压油缸的数量为六个，模拟推进油缸为四个且呈菱形分布，翻转油缸为两个并行排列。其中，所述模拟盾体和/或模拟土仓为圆形和/或方形和/或矩形。
推进系统的移动速度通过PC机控制比例换向阀来实现，可以按照不同速度模拟盾构掘进过程，螺旋输送机的转速可以调节。所述试验平台可以采用电液伺服装置和变频伺服电动马达作为动力源，试验岩土选用最具有代表性的松散砂土地层和粘土地层针对松散砂土地层，观察“土塞”形成效应，观察螺旋输送机“喷涌”现象，添加不同改良剂，进行渣土改良，得到添加剂成分与渣土改良性能的关系；针对粘土地层，观察土体搅拌扭矩情况(模拟刀盘扭矩)，观察掘进速度，添加不同改良剂，观察渣土流塑性情况，得到添加改良剂成分与刀盘扭矩、掘进效率的关系。另外还可以通过该试验平台模拟土压平衡盾构掘进的四种状态过程(敞开式、半土压平衡模式、土压平衡模式、过压掘进模式)，得到掘进速度与螺旋输送机转速关系曲线。为土压平衡盾构施工中的土体改良提供理论依据。通过所述试验平台，可以实现如下试验:1、针对松散砂土地层试验:在渣土不变的情况下，推进装置推力一定、螺旋输送机转速不变条件下，观察“土塞”形成效应，观察螺旋输送机“喷涌”现象，添加不同改良剂，进行渣土改良，得到添加剂成分与渣土改良性能的关系。2、针对粘土地层试验，观察土体搅拌扭矩情况(模拟刀盘扭矩)，观察掘进速度，添加不同改良剂，观察渣土流塑性情况，得到添加改良剂成分与刀盘扭矩、掘进效率的关系O3、该试验装置模拟土压平衡盾构掘进的四种状态过程(敞开式、半土压平衡模式、土压平衡模式、过压掘进模式)，得到掘进速度与螺旋输送机转速关系曲线。
图1为本发明的结构示意图；其中:1模拟推进油缸、2加土孔、3翻转油缸、4推进活塞、5模拟盾体、6网状隔板、7检修口、8模拟土仓、9搅拌器、10搅拌驱动电机、11螺旋输送机、12 土箱、13支撑架、14盾体翻转平台、15地坑支座、16地坑，17模拟盾体盖板，18模拟盾体出渣口。
具体实施例方式下面结合本发明实施例做详细说明:本实例在以本发明技术方案的前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述实例。实施例1:一种土压平衡盾构土体改良研究的试验平台，包括模拟推进油缸、加土孔、翻转油缸、推进活塞、模拟盾体、网状隔板、检修口、模拟土仓、搅拌装置、螺旋输送机、土箱、支撑架、盾体翻转平台、地坑支座；其中，模拟推进油缸通过模拟盾体盖板连接推进活塞构成试验平台的推进系统；搅拌装置是由搅拌驱动电机通过减速机连接搅拌器组成；螺旋输送机是螺旋驱动电机通过减速机驱动螺旋输送装置组成；螺旋输送机连接模拟盾体出渣口 ；模拟盾体安装在盾体翻转平台上面；翻转油缸连接盾体翻转平台以控制模拟盾体的翻转；土箱置于盾体翻转平台上螺旋输送机的出渣口下方；所述试验平台采用PC机控制。其中，所述模拟盾体通过螺栓安装在盾体翻转平台上。其中，所述土箱通过螺栓与盾体翻转平台固定连接。
其中，所述网状隔板通过焊接与模拟盾体连接，搅拌器通过螺栓固定在搅拌驱动轴承上。其中，所述盾体翻转平台一端通过螺栓与地坑支座连接，另一端通过螺栓与翻转油缸连接，通过控制翻转油缸可以使模拟盾体方便地在地坑中翻转，便于往模拟盾体中加入渣土。其中，所述液压油缸的驱动采用比例换向阀控制。其中，所述液压油缸安装有分流阀。其中，所述液压油缸的数量为六个，模拟推进油缸为四个且呈菱形分布，翻转油缸为两个并行排列。其中，所述模拟盾体和/或模拟土仓为圆形和/或方形和/或矩形。推进系统的移动速度通过PC机控制比例换向阀来实现，可以按照不同速度模拟盾构掘进过程，螺旋输送机的转速可以调节。网状隔板、搅拌机构、推进活塞均采用高强度钢板制作而成，确保试验过程中的强度、刚度和稳定性，满足变形量小的要求。实施步骤:假设有以下土压平衡盾构施工要求:1、土压平衡盾构施工的地层为松散砂土地层或粘土地层；2、分别添加泡沫剂、聚合物、离散剂等土体改良剂；一、试验准备1、检查试验平台各个连接螺栓是否松动和各个控制系统工作是否正常，如有异常可进行适当处理。确定总电源处于断开状态。2、操作翻转油缸，使模拟盾体翻转到位，取松散砂土通过装土孔装进盾体，然后封闭加土孔。3、操作翻转油缸，使模拟盾体恹复到水平可工作状态。4、闭合总电源，确定液压系统溢流阀处于全开状态。启动上位机、液压泵站，确定上位机上各个检测系统处于正常工作状态。5、首先启动模拟推进油缸，待渣土通过网状隔板被挤入模拟土仓并填满底部后，向模拟土仓内加入气体至设定值时，启动搅拌机构进行搅拌并通过注入孔注入土体改良齐U，再启动螺旋输送机出土。二、试验过程1、针对砂性土试验I)在渣土不变的情况下，推进装置推力一定、螺旋输送机转速不变条件下，观察“土塞”形成效应，观察螺旋输送机“喷涌”现象；2)添加不同改良剂，进行渣土改良；得到添加剂成分与渣土改良性能的关系；3)待模拟土仓没有泥土后，依次关闭搅拌电机、螺旋输送电机、关闭试验平台电源，完成针对松散砂土地层试验。 若针对松散砂土地层试验完成，做如下实验:2、针对粘性土试验I)观察土体搅拌扭矩情况(模拟刀盘扭矩)，观察掘进速度；
2)添加不同改良剂，观察渣土流塑性情况，得到添加改良剂成分与刀盘扭矩、掘进效率的关系，从而指导土压平衡盾构施工过程中土体改良。3)待模拟土仓没有泥土后，依次关闭搅拌电机、螺旋输送电机、关闭试验平台电源，完成针对粘土地层试验。若针对粘性土地试验完成，做如下实验:3、模拟土压平衡盾构掘进的四种状态过程试验I)针对土压平衡盾构掘进的四种状态过程如:敞开式、半土压平衡模式、土压平衡模式、过压掘进模式进行模拟；2)通过该试验得到掘进速度与螺旋输送机转速关系曲线。根据实验得到的启示:1、可以给予土压平衡盾构操作人员以理论指导，在掘进过程中合理调整土压平衡盾构的掘进速度和螺旋输送机转速。2、在针对粘土地层和松散砂土地层施工过程的土体改良，可以给予土压平衡盾构操作人员以理论指导。3、对土压平衡盾构土体改良的理论数据进行深入研究做好基础理论工作。本实例表明该试验平台能够很好实现土压平衡盾构施工过程中土体改良试验，为土压平衡盾构土体改良提供理论依据。
权利要求
1.一种土压平衡盾构土体改良研究的试验平台，其特征在于:包括模拟推进油缸、力口土孔、翻转油缸、推进活塞、模拟盾体、网状隔板、检修口、模拟土仓、搅拌装置、螺旋输送机、土箱、支撑架、盾体翻转平台、地坑支座；其中，模拟推进油缸通过模拟盾体盖板连接推进活塞构成试验平台的推进系统；搅拌装置是由搅拌驱动电机通过减速机连接搅拌器组成；螺旋输送机是螺旋驱动电机通过减速机驱动螺旋输送装置组成；螺旋输送机连接模拟盾体出渣口 ；模拟盾体安装在盾体翻转平台上面；翻转油缸连接盾体翻转平台以控制模拟盾体的翻转；土箱置于盾体翻转平台上螺旋输送机的出渣口下方；所述试验平台采用PC机控制。
2.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于:所述模拟盾体通过螺栓安装在盾体翻转平台上。
3.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于:所述土箱通过螺栓与盾体翻转平台固定连接。
4.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于:所述网状隔板通过焊接与模拟盾体连接，搅拌器通过螺栓固定在搅拌器驱动轴承上。
5.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于:所述盾体翻转平台一端通过螺栓与地坑支座连接，另一端通过螺栓与翻转油缸连接，通过控制翻转油缸可以使模拟盾体方便地在地坑中翻转，便于往模拟盾体中加入渣土。
6.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于:所述液压油缸的驱动采用比例换向阀控制。
7.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于:所述液压油缸安装有分流阀。
8.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于:所述液压油缸的数量为六个，模拟推进油缸为四个且呈菱形分布，翻转油缸为两个并行排列。
9.根据权利要求1至8任一所述的试验平台，其特征在于:所述模拟盾体和/或模拟土仓为圆形和/或方形。
全文摘要
本发明涉及一种用于土压平衡盾构土体改良研究的试验平台膜拟推进油缸通过模拟盾体盖板连接推进活塞构成试验平台的推进系统；搅拌装置是由搅拌驱动电机通过减速机连接搅拌器组成；螺旋输送机是螺旋驱动电机通过减速机驱动螺旋输送装置组成；螺旋输送机连接模拟盾体出渣口；模拟盾体安装在盾体翻转平台上面；翻转油缸连接盾体翻转平台以控制模拟盾体的翻转；土箱置于盾体翻转平台上螺旋输送机的出渣口下方；所述试验平台采用PC机控制。本发明的试验平台能为土压平衡盾构土体改良提供理论依据。该试验平台结构简单，操作方便。
文档编号G01N33/24GK103115787SQ20111036577
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者洪开荣, 陈馈, 李凤远, 王助锋, 张合沛, 张兵, 王彦辉 申请人:中铁隧道集团有限公司