用于盾构施工的试验装置的制作方法

本发明涉及盾构试验，尤其涉及一种用于盾构施工的试验装置。

背景技术：

1、盾构施工过程中，管片脱离盾尾时，地层与管片之间会产生空隙，通过同步注浆填充间隙，浆液会对管片产生浮力，从而导致管片上浮产生错台破坏发生渗水。盾尾密封是盾构施工过程中用来抵抗同步注浆及地下水压力的方法，一旦盾尾密封失效，轻则造成同步注浆泄漏至盾尾，导致注浆量不足，重则造成盾尾涌水涌砂、地表沉陷。由于几何关系，盾尾同管片之间存在间隙，盾尾姿态是影响隧道轴线的关键。目前从室内研究的角度研究管片上浮、盾尾密封及盾尾姿态的工作较少，且无法再现盾构掘进过程中浆液、管片、盾尾密封、盾尾姿态等因素的耦合作用，影响盾构施工效率和质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于盾构施工的试验装置，可以进行管片上浮、盾尾密封和盾尾姿态的单独试验模拟或耦合试验模拟，利于提高盾构施工效率和质量。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、用于盾构施工的试验装置，包括：

4、底座，所述底座上设有第一轴向支撑单元；

5、中间横梁，所述中间横梁设置在所述底座上；

6、拟土岩单元，所述拟土岩单元呈环状并固定在所述底座上，所述中间横梁穿设在所述拟土岩单元的中心轴处；

7、拟管片单元，所述拟管片单元呈环状并设置在所述拟土岩单元和所述中间横梁之间，所述拟管片单元的后端止抵于所述第一轴向支撑单元，所述拟管片单元的前端设有径向支撑单元，所述拟管片单元的后端与所述拟土岩单元的后端之间设有第一浮动密封单元；

8、拟盾尾单元，所述拟盾尾单元设置在所述拟土岩单元和所述拟管片单元之间，所述拟盾尾单元的后端与所述拟管片单元之间设有盾尾密封单元，所述拟盾尾单元的前端止抵于所述径向支撑单元；

9、浮动限位调节单元，所述浮动限位调节单元设置在所述拟盾尾单元和所述拟土岩单元之间，所述浮动限位调节单元与所述拟盾尾单元之间设有第二浮动密封单元，所述浮动限位调节单元与所述拟土岩单元之间设有密封圈；所述浮动限位调节单元的前端设有第二轴向支撑单元，所述拟盾尾单元的前端止抵于所述第二轴向支撑单元；所述拟盾尾单元和所述浮动限位调节单元的后端、所述拟土岩单元的内侧壁、所述拟管片单元的外侧壁之间形成同步浆液腔体。

10、浮力检测单元，所述浮力检测单元设于所述中间横梁和所述拟管片单元之间。

11、可选地，所述第一浮动密封单元包括第一上滑道和第一下滑道，所述第一上滑道设置在所述拟土岩单元的后端内侧壁，所述第一下滑道设置在所述拟管片单元的后端外侧壁，所述第一上滑道与所述第一下滑道交叉滑动连接；所述第二浮动密封单元包括第二上滑道和第二下滑道，所述第二上滑道设置在所述浮动限位调节单元的两端内侧壁，所述第二下滑道设置在所述拟盾尾单元的两端外侧壁，所述第二上滑道与所述第二下滑道交叉滑动连接。

12、可选地，所述盾尾密封单元包括盾尾刷和油脂通道，所述盾尾刷设置在所述拟盾尾单元的后端内侧壁，所述油脂通道设置在所述拟盾尾单元内且所述油脂通道的输出端连通于所述盾尾刷。

13、可选地，所述拟土岩单元设有排气口，所述排气口连通所述同步浆液腔体。

14、可选地，所述拟土岩单元设有注液通道，所述注液通道的出液口连通所述第一浮动密封单元，使得所述第一浮动密封单元内的液体压力等于所述同步浆液腔体内的浆液压力。

15、可选地，所述用于盾构施工的试验装置还包括第一位移传感器，所述第一位移传感器设置在所述拟盾尾单元上以检测所述拟盾尾单元与所述拟管片单元之间的间隙变化。

16、可选地，所述用于盾构施工的试验装置还包括第二位移传感器，所述第二位移传感器设于所述中间横梁上用于检测所述拟管片单元的上浮位移。

17、可选地，所述拟土岩单元的前端面设有约束导向环，所述约束导向环的内侧壁能够止抵于所述浮动限位调节单元的外周壁。

18、可选地，所述拟土岩单元设有多个，多个所述拟土岩单元沿所述中间横梁的长轴方向设置且相邻两个所述拟土岩单元之间通过法兰盘连接，所述约束导向环设置在最前端的所述拟土岩单元上。

19、可选地，所述拟管片单元设有多个，多个所述拟管片单元沿所述中间横梁的长轴方向设置且相邻两个所述拟管片单元之间通过法兰盘连接。

20、本发明的有益效果：

21、本发明的用于盾构施工的试验装置，包括设置在中间横梁周向的拟土岩单元、拟管片单元、拟盾尾单元、浮动限位调节单元和浮力检测单元，拟土岩单元、拟管片单元、拟盾尾单元和浮动限位调节单元之间形成同步浆液腔体，通过在拟土岩单元和拟管片单元之间设置第一浮动密封单元和在拟盾尾单元和浮动限位调节单元之间设置第二浮动密封单元，可以实现对管片浮动的试验模拟，确保拟管片单元径向浮动的密封性能；通过在拟盾尾单元的后端设置盾尾密封单元，可以实现对盾尾密封的试验模拟；通过在拟土岩单元的后端设置第一轴向支撑单元止抵于拟管片单元的后端、在浮动限位调节单元的前端设置第二轴向支撑单元止抵于拟盾尾单元的前端、在拟管片单元的前端设置径向支撑单元止抵于拟盾尾单元的前端，可以对拟盾尾单元的姿态进行调节，实现对盾尾姿态的试验模拟，拟盾尾单元和浮动限位调节单元的后端、拟土岩单元的内侧壁、拟管片单元的外侧壁之间形成同步浆液腔体，可以实现对注入浆液压力与盾尾密封、盾尾姿态的影响的试验模拟，进而通过多个试验模拟过程可以再现多因素耦合作用对盾构施工的影响，便于指导盾构施工以提高盾构施工效率和质量。

技术特征：

1.用于盾构施工的试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，所述第一浮动密封单元(8)包括第一上滑道(81)和第一下滑道(82)，所述第一上滑道(81)设置在所述拟土岩单元(3)的后端内侧壁，所述第一下滑道(82)设置在所述拟管片单元(4)的后端外侧壁，所述第一上滑道(81)与所述第一下滑道(82)交叉滑动连接；所述第二浮动密封单元(9)包括第二上滑道(91)和第二下滑道(92)，所述第二上滑道(91)设置在所述浮动限位调节单元(6)的两端内侧壁，所述第二下滑道(92)设置在所述拟盾尾单元(5)的两端外侧壁，所述第二上滑道(91)与所述第二下滑道(92)交叉滑动连接。

3.根据权利要求1所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，所述盾尾密封单元(51)包括盾尾刷(511)和油脂通道(512)，所述盾尾刷(511)设置在所述拟盾尾单元(5)的后端内侧壁，所述油脂通道(512)设置在所述拟盾尾单元(5)内且所述油脂通道(512)的输出端连通于所述盾尾刷(511)。

4.根据权利要求1所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，所述拟土岩单元(3)设有排气口(32)，所述排气口(32)连通所述同步浆液腔体(31)。

5.根据权利要求2所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，所述拟土岩单元(3)设有注液通道(33)，所述注液通道(33)的出液口连通所述第一浮动密封单元(8)，使得所述第一浮动密封单元(8)内的液体压力等于所述同步浆液腔体(31)内的浆液压力。

6.根据权利要求1所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，还包括第一位移传感器，所述第一位移传感器设置在所述拟盾尾单元(5)上以检测所述拟盾尾单元(5)与所述拟管片单元(4)之间的间隙变化。

7.根据权利要求1所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，还包括第二位移传感器，所述第二位移传感器设于所述中间横梁(2)上用于检测所述拟管片单元(4)的上浮位移。

8.根据权利要求1所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，所述拟土岩单元(3)的前端面设有约束导向环(34)，所述约束导向环(34)的内侧壁能够止抵于所述浮动限位调节单元(6)的外周壁。

9.根据权利要求8所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，所述拟土岩单元(3)设有多个，多个所述拟土岩单元(3)沿所述中间横梁(2)的长轴方向设置且相邻两个所述拟土岩单元(3)之间通过法兰盘连接，所述约束导向环(34)设置在最前端的所述拟土岩单元(3)上。

10.根据权利要求1所述的用于盾构施工的试验装置，其特征在于，所述拟管片单元(4)设有多个，多个所述拟管片单元(4)沿所述中间横梁(2)的长轴方向设置且相邻两个所述拟管片单元(4)之间通过法兰盘连接。

技术总结
本发明属于盾构试验技术领域，公开了一种用于盾构施工的试验装置，包括底座和设置在底座上的中间横梁，绕中间横梁设置拟土岩单元、拟管片单元、拟盾尾单元和浮动限位调节单元，中间横梁和拟管片单元之间设置浮力检测单元；底座上设置第一轴向支撑单元止抵于拟管片单元的后端，浮动限位调节单元的前端设有第二轴向支撑单元止抵于拟盾尾单元的前端，拟管片单元的前端设有径向支撑单元止抵于拟盾尾单元的前端，拟盾尾单元和浮动限位调节单元的后端、拟土岩单元的内侧壁、拟管片单元的外侧壁之间形成同步浆液腔体。本发明可以实现同步注浆、管片浮动、盾尾密封和盾尾姿态的单独和耦合作用试验模拟，便于指导盾构施工以提高盾构施工效率和质量。

技术研发人员：孙九春,王海涛
受保护的技术使用者：腾达建设集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15