本发明涉及盾构施工技术领域，具体为一种预测盾构施工过程中新型滚刀磨蚀实验方法。
背景技术：
盾构施工过程中，滚刀磨损主要分为正常磨损和非正常磨损两类，正常磨损指滚刀刀圈各处磨损程度基本一致，当刀圈磨损高度超过规定值时，认为滚刀失效进行更换。
目前针对盾构施工刀具磨损的研究虽然很多，如比较成熟且非常具有代表性的cai值实验，主要是对岩石磨蚀性指标进行衡量，不但不能直接预测在不同地层中，滚刀磨损量，而且不能有效开展刀具一次磨损和二次磨损研究。随着地下空间的开发，地铁隧道、引水隧道、铁路隧道等，在修建过程中，刀具磨损成本预测已经成为施工方最为关注的问题之一。
在现有的磨蚀实验中滚刀通常都是沿着岩样的平面进行切削，以考察不同滚刀对于各种岩样的磨蚀程度，然后针对不同的岩样获得磨损最小的滚刀，但是在实际的工程中，有些从磨蚀实验数据中获得的数据是准确的，即实验滚刀的磨蚀程度与实际工程中的的相同，但是工程人员还发现在盾构掘进工程中，有些实验中获得的磨蚀实验数据并不准确，具体就是磨蚀实验中确定的较小磨损的滚刀，在工程中并反而磨损较大，很短时间内就需要更换滚刀。经过申请人的分析研究发现，由于实际工程中滚刀沿着岩体的接触面行进的过程中，很多情况下并不是平面，也就是说滚刀在行进的过程中贯入度（滚刀切入岩体的深度）是发生变化的，因此需要对现有的出现磨蚀实验进行调整。为此申请人研制了一种新型滚刀磨蚀实验方法，已获得更为接近工程实际情况的磨蚀数据。
技术实现要素：
一种新型滚刀磨蚀实验方法，其装置包括加载框架、水平加载系统，岩样调整装置；
所述水平加载系统包括设置在加载框架右支撑梁上的旋转电机，以及与旋转电机连接的传动螺杆；在所述传动螺杆上通过滚刀固定块设置有滚刀和驱动滚刀旋转的伺服电机。
所述岩样调整装置包括设置在加载框架下部的支撑板，支撑板通过旋转油缸带动旋转，支撑板上方设置有夹持岩样的岩箱，岩箱与支撑板之间设置有提升油缸。
通过旋转油缸可以使得支撑板产生一定的角度，从而使得岩样上表面也与水平面呈一定的角度，从而使得滚刀在移动过程中深入岩样的贯入度始终随着滚刀移动而变化，其中α的设定使得滚刀始终接触岩样。
通过提升油缸可以调整岩样与滚刀在竖直方向的距离，进行一次切削后，提升油缸向下移动，使得岩样离开滚刀，便于更换岩样和滚刀。
本发明的技术方案如下：
（1）选取岩样，通过切割装置将岩样切割为与岩箱尺寸相匹配的矩形；将岩样放入岩箱内并用夹紧油缸固定，使得岩样的上表面与支撑板平行；
（2）将模型滚刀称重并将其安装在滚刀旋转轴上；
（3）通过旋转油缸驱动支撑板转动，使得支撑板的右端向上移动，整个支撑板向左端倾斜并与水平面呈一定的角度；所述角度α满足如下公式：
sinα*l<r，且α>0，其中r为滚刀半径，l为岩样上表面两端的距离；
当α满足上述公式时，才能满足滚刀在移动过程中始终接触倾斜的岩样表面，而且滚刀深入岩样的贯入度始终随着滚刀移动而变化，不至于使得滚刀无法接触岩样或者超过滚刀中心而停刀；
（4）通过旋转电机带动传动螺杆转动，将滚刀调整至岩样的左侧；
（5）通过提升油缸驱动岩箱移动，从而通过移动岩样使得岩样上表面最高点不超过滚刀中心，最低点不低于滚刀外缘最下端，由此，可以使得滚刀在移动过程中可以一直切削岩样，而不产生空转；
（6）启动伺服电机驱动滚刀以一定转速转动，启动旋转电机并设置旋转电机水平移动速度，使旋转电机驱动滚刀向右移动切削岩样，由于岩样向左倾斜，因此滚刀深入岩样的贯入度从左到右逐渐增大，当滚刀离开岩样后，暂停旋转电机；
（7）反向驱动伺服电机使滚刀反向旋转，再次启动旋转电机，并使得传动螺杆反向旋转，滚刀向左移动切削岩，由于岩样向左倾斜，因此滚刀深入岩样的贯入度从右到左逐渐减小，当滚刀离开岩样后，暂停旋转电机和伺服电机；
（8）重复步骤（5）-（7）三到五次；
（9）卸下滚刀，计算模型滚刀损失质量与岩屑损失质量，设计磨蚀分级；
（10）换取下一种滚刀，同时更换重复步骤（3）-（6）；根据对不同滚刀的磨蚀等级选取与特定岩样适配的滚刀类型。
技术效果：
1、本发明通过简单的方法实现了滚刀在沿着具有倾斜角度的岩体表面移动切削的过程中，贯入度始终随着移动变化，考察了贯入度变化对滚刀的磨蚀情况。
2、通过支撑板的角度在一定范围内的变化以及岩样在岩箱内的移动，实现了在滚刀切削过程既不会因为岩样超过滚刀中心而停刀，也不会使得滚刀切不到岩样空转而导致无法实现岩样的磨蚀。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为附图1的a-a向截面示意图。
具体实施方式
本发明提供的一种新型滚刀磨蚀实验方法，其装置包括加载框架1、水平加载系统，岩样调整装置；
所述水平加载系统包括设置在加载框架1右支撑梁上的旋转电机2，旋转电机2通过电机固定块21固定在右支撑梁上，加载框架1左右支撑梁上方设置有安装孔3，在安装孔3内通过轴承安装有传动螺杆31，旋转电机2通过花键轴与传动螺杆31上花键孔连接进而驱动传动螺杆31旋转；在所述传动螺杆31上设置有滚刀固定块4，滚刀固定块内开有螺纹孔，传动螺杆31与滚刀固定块4旋转连接；滚刀固定块4下方设置有伺服电机41与滚刀旋转轴42，滚刀43设置在滚刀旋转轴41下方，其中伺服电机41驱动滚刀43在滚刀旋转轴42上旋转。
所述岩样调整装置包括支撑板5，加载框架1的左支撑梁下部设置有铰接孔51，支撑板5的左端通过铰接孔31与左支撑梁铰接；加载框架1下横梁右端设置有旋转油缸52，旋转油缸52的活塞端部与支撑板5连接进而实现支撑板5旋转，支撑板5右端不与加载框架的右支撑梁接触，；支撑板5上方通过提升油缸61设置有岩箱6，岩箱6内安装有岩样62，岩样62通过提升油缸61调整与滚刀43之间的距离。
进一步加载框架1上横梁上设有梯形滑轨，滚动固定块4上方设置有滑动杆44，其中滑动杆44上方为梯形滑动块，梯形滑动块与梯形滑轨配合滑动。
进一步岩箱6的左框架和右框架上对称设置有夹紧油缸7，夹紧油缸7的输出端设置有固定块，固定块通过夹紧油缸7将岩样62固定在岩箱6内。
旋转油缸可通过驱动支撑板旋转，使得支撑板的右端向上移动，由此整个支撑板向左端倾斜，也使得岩样向相同的方向倾斜；
本发明的技术方案如下：
（1）选取岩样，通过切割装置将岩样切割为与岩箱尺寸相匹配的矩形；将岩样放入岩箱内并用夹紧油缸固定；
（2）将模型滚刀称重并将其安装在滚刀旋转轴上；
（3）通过旋转油缸驱动支撑板转动，使得支撑板的右端向上移动，整个支撑板向左端倾斜并与水平面呈一定的角度；所述角度α满足如下公式：
sinα*l<r，且α>0，其中r为滚刀半径，l为岩样上表面两端的距离；
当α满足上述公式时，才能满足滚刀在移动过程中始终接触倾斜的岩样表面，而且滚刀深入岩样的贯入度始终随着滚刀移动而变化，不至于使得滚刀无法接触岩样或者超过滚刀中心而停刀；
（4）通过旋转电机带动传动螺杆转动，将滚刀调整至岩样的左侧；
（5）通过提升油缸驱动岩箱移动，从而通过移动岩样使得岩样上表面最高点不超过滚刀中心，最低点不低于滚刀外缘最下端，由此，可以使得滚刀在移动过程中可以一直切削岩样，而不产生空转；
（6）启动伺服电机驱动滚刀以一定转速转动，启动旋转电机并设置旋转电机水平移动速度，使旋转电机驱动滚刀向右移动切削岩样，由于岩样向左倾斜，因此滚刀深入岩样的贯入度从左到右逐渐增大，当滚刀离开岩样后，暂停旋转电机；
（7）反向驱动伺服电机使滚刀反向旋转，再次启动旋转电机，并使得传动螺杆反向旋转，滚刀向左移动切削岩，由于岩样向左倾斜，因此滚刀深入岩样的贯入度从右到左逐渐减小，当滚刀离开岩样后，暂停旋转电机和伺服电机；
（8）重复步骤（5）-（7）三到五次；
（9）卸下滚刀，计算模型滚刀损失质量与岩屑损失质量，设计磨蚀分级；
（10）换取下一种滚刀，同时更换重复步骤（3）-（6）；根据对不同滚刀的磨蚀等级选取与特定岩样适配的滚刀类型。
本发明通过简单的方法实现了滚刀在沿着具有倾斜角度的岩体表面移动切削的过程中，贯入度始终随着移动变化，考察了贯入度变化对滚刀的磨蚀情况。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。