用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备及方法与流程

文档序号:12266418阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备,其特征在于,包括用于模拟上软下硬地层现场勘查土体状态的模拟土体(1)以及用于模拟盾构机的刀具部分旋转和推进的盾构刀盘模拟装置(2),模拟土体(1)填充于模型试验箱(3)内;盾构刀盘模拟装置(2)的输出端设有采用真实刀盘和刀具等比例缩小的模拟刀盘(201)和模拟刀具(202),模拟刀盘(201)和模拟刀具(202)伸入到模型试验箱(3)内并朝向模拟土体(1)方向布设。

2.根据权利要求1所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备,其特征在于,模拟刀盘(201)和/或模拟刀具(202)上设有用于记录并反馈刀具磨损量数据的传感器。

3.根据权利要求1所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备,其特征在于,盾构刀盘模拟装置(2)包括用于控制模拟刀盘(201)转速的同步直流电机(203)以及用于模拟推进力的传动轴(204);同步直流电机(203)连接并驱动传动轴(204)转动。

4.根据权利要求3所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备,其特征在于,传动轴(204)采用丝杆或者螺纹杆。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备,其特征在于,模型试验箱(3)包括箱体(301)和盖板(302);盾构刀盘模拟装置(2)装配于盖板(302)上。

6.根据权利要求5所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备,其特征在于,盖板(302)通过转动件(4)可转动地连接于箱体(301)上;盖板(302)的闭合端沿箱体(301)的外壁面折弯形成扣合于箱体(301)外壁面并用于密封模型试验箱(3)和使盖板(302)固定在箱体(301)上的扣合结构(5)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验设备,其特征在于,模拟土体(1)包括半边填充硬土(101)和半边填充软土(102),半边填充硬土(101)与半边填充软土(102)分界面为模型试验箱(3)的竖向中截面。

8.一种用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验方法,其特征在于,包括以下步骤:

a、现场勘查上软下硬地层的土体样本;

b、采用与现场上软下硬地层相同的模拟土样作为试验材料;

c、按照实际盾构机的刀盘和刀具等比例制作模拟刀盘(201)和模拟刀具(202),并使模拟刀具(202)朝向模拟土体(1);

d、设定恒定的推进力和转速后,获取模拟刀盘(201)掘进到设定进尺所需要的时间以及刀具的磨损情况;

e、得出推进力、转速、进尺数、刀具磨损量和刀具的形式五个变量之间的关系。

9.根据权利要求8所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验方法,其特征在于,步骤b中,将模拟土体(1)按照现场勘查的上软下硬地层分布状况等比例填充到模型试验箱(3)内。

10.根据权利要求8所述的用于上软下硬地层的盾构机刀具磨损模拟试验方法,其特征在于,步骤d中,通过传动轴(204)传递垂直于模拟土地表面的压力以模拟恒定的推进力;通过同步直流电动机控制控制传动轴(204)恒定旋转以模拟恒定的转速。

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