一种用于模拟盾构超挖的实验装置的制作方法

本技术涉及盾构机超挖测量领域，尤其涉及一种用于模拟盾构超挖的实验装置。

背景技术：

1、使用盾构机挖掘隧道时，盾构机挖掘时间过长会造成超挖，当掘进深度超过理论掘进深度，在盾构机挖掘的隧道段部分上方地面可能出现塌陷，而盾构机在掘进的过程中，会有直线掘进或者变化角度的曲线掘进，鉴于此，需要针对设置出能够直线掘进以及能够曲线掘进的盾构超挖实验装置，并以此装置分析盾构超挖对地面塌陷度的影响。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于提供一种用于模拟盾构超挖的实验装置，以解决上述问题。

2、本实用新型通过下述技术方案实现：

3、总体的，一种用于模拟盾构超挖的实验装置，包括盾构管、第二电机、箱体以及激光位移传感器，箱体呈立方体，箱体一侧设置有圆孔；盾构管呈管状，盾构管穿设于箱体设置的圆孔，盾构管的前端位于箱体内、且其后端位于箱体外；激光位移传感器设置有多个，多个激光传感器均匀固定于箱体之上的平板，多个激光位移传感器垂直向下朝向下方的箱体，通过设置盾构管和箱体使得本实用新型具备一个基础的盾构环境和盾构设备，同时使用第二电机推进盾构管可以精确的知道推进的距离，通过在箱体之上设置多个激光位移传感器，实时的监测实验时箱体之上沙土的塌陷情况。

4、优选的，盾构管由四段管道连接形成，前端为第一刚性管，第一刚性管的后端连接有第一柔性管，第一柔性管的后端连接有第二刚性管，第二刚性管的后端连接有第二柔性管，通过设置第一刚性管，使盾构管有一个基础的盾构头部，同时在第一刚性管的内部设置盾构的核心设备，设置第二柔性管，为盾构管提供一个可以弯曲的管体，使盾构管具备了一个曲线掘进的基础，通过设置第二刚性管方便在内部设置第一电机，为盾构管掘进时刀盘的旋转提供动力支持，通过设置第二柔性管，使盾构管掘进时能够有一个支撑后侧土壤的管体并能够配合盾构管的曲线掘进适当的调整姿态。

5、优选的，第一刚性管的轴心铰接有旋杆，旋杆能够相对于第一刚性管旋转，旋杆的前端连接有刀盘、且其前端靠近刀盘的位置固定有螺旋叶，通过设置旋杆为位于旋杆端头（同时位于第一刚性管管口）固定的刀盘和刀盘之后固定的螺旋叶提供旋转的轴，同时提供旋转的动力。

6、优选的，刀盘位于第一刚性管的管口处，且刀盘和螺旋叶之间设置有轴承固架，轴承固架固定穿设于旋杆前端的轴承，通过将刀盘设置于第一刚性管的管口处，使盾构管掘进时，有一个切削沙土头部，同时通过将旋杆前端的轴承固定于第一刚性管前端的轴承固架上，使旋杆旋转更加稳定。

7、优选的，第一柔性管的管道内位置设置有万向节，万向节前端与旋杆的后端连接，万向节带动旋杆旋转，通过在第一柔性管的设置万向节，使第一柔性管能够在弯曲的情况下仍然能够通过万向节带动旋杆旋转。

8、优选的，万向节的圆周边均匀设置有多个液压杆，液压杆朝向与第一柔性管朝向相同，液压杆的前端与第一刚性管的管壁固定、且其后端与第二刚性管的后端固定，通过在万向节周边圆周设置的液压杆，并将液压杆的前后端与第一刚性管后端和第二刚性管的前端固定，使盾构管可以通过控制各个液压杆的伸缩量调整盾构管的弯曲程度，进而实现盾构管的曲线掘进。

9、优选的，第二刚性管轴心位置设置有第一电机，第一电机的转轴与轴心重合，第一电机的转轴的前端与万向节的后端连接，转轴能够带动万向节旋转。

10、优选的，第二刚性管的后端封闭、并形成封闭的管口平面，管口平面的中部位置固定有并列杆，并列杆朝向于第二柔性管的朝向相同，并列杆的尾部固定有推动块，通过连接在第二刚性管后端的并列杆，并在并列杆的后端连接推动块，为第二电机提供一个推动盾构管前进的推动基台。

11、优选的，推动块中部设置有螺纹孔，螺纹孔耦合穿设于第二电机转轴前端固定的丝杆，通过在第二电机前端的丝杆耦合穿设推动块的螺纹孔，是第二电机能够通过旋转丝杆实现高精度的推动推动块在丝杆的导程上移动，推动块再通过并列杆将对立传递给第二刚性管的后端进而使盾构管获得一个向前的动力。

12、优选的，丝杆与第二柔性管的轴心重合，第二电机通过弯折的u形板固定于箱体外侧，通过固定第二电机，通过将与第二电机连接的丝杆与第二柔性管的轴心重合，使第二电机的丝杆旋转时，盾构管获得一个稳定的中部推力实现盾构管的稳定掘进。

13、本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

14、1、本实用新型通过在第一刚性管内部铰接旋杆，并在旋杆前端端头设置刀盘和螺旋叶，并通过旋杆后端连接万向节，并且在万向节的后端连接第一电机，然后通过在万向节的圆周边侧设置多个液压杆，液压杆的前端连接第一刚性管的后端、液压杆的后端连接第二刚性管，第一刚性管和第二刚性管之间通过第一柔性管连接，使盾构管在第二电机旋转丝杆推动掘进时，能够通过调整圆周布置的多个液压杆的伸缩量趋势盾构管进行直线掘进或偏转角度进行曲线掘进，并在曲线掘进的过程中，第一电机旋转的动力仍然能通过万向节驱动旋杆旋转，进一步的带动刀盘旋转时盾构管进行曲线的掘进；

15、2、本实用新型盾构管后侧设置有推动块，推动块设置有螺纹孔，并通过第二电机的丝杆耦合穿设于推动块的螺纹孔，可以高精度的推动盾构管的掘进，并通过高精度的特性控制盾构管进行规定的掘进量时，通过激光位移传感器观测箱体上方沙土塌陷观测和进一步的再进行超挖观测箱体上方沙土塌陷影响。

技术特征：

1.一种用于模拟盾构超挖的实验装置，包括盾构管（1）、第二电机（2）、箱体（3）以及激光位移传感器（5），其特征在于，箱体（3）呈立方体，箱体（3）一侧设置有圆孔；盾构管（1）呈管状，盾构管（1）穿设于箱体（3）设置的圆孔，盾构管（1）的前端位于箱体（3）内、且其后端位于箱体（3）外；激光位移传感器（5）设置有多个，多个激光传感器均匀固定于箱体（3）之上的平板，多个激光位移传感器（5）垂直向下朝向下方的箱体（3）；盾构管（1）由四段管道连接形成，前端为第一刚性管（101），第一刚性管（101）的后端连接有第一柔性管（102），第一柔性管（102）的后端连接有第二刚性管（103），第二刚性管（103）的后端连接有第二柔性管（104）。

2.如权利要求1所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，第一刚性管（101）的轴心铰接有旋杆（1011），旋杆（1011）能够相对于第一刚性管（101）旋转，旋杆（1011）的前端连接有刀盘（107）、且其前端靠近刀盘（107）的位置固定有螺旋叶（109）。

3.如权利要求2所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，刀盘（107）位于第一刚性管（101）的管口处，且刀盘（107）和螺旋叶（109）之间设置有轴承固架（108），轴承固架（108）固定穿设于旋杆（1011）前端的轴承。

4.如权利要求2所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，第一柔性管（102）的管道内设置有万向节（1012），万向节（1012）前端与旋杆（1011）的后端连接，万向节（1012）带动旋杆（1011）旋转。

5.如权利要求4所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，万向节（1012）的圆周边均匀设置有多个液压杆（1013），液压杆（1013）朝向与第一柔性管（102）朝向相同，液压杆（1013）的前端与第一刚性管（101）的管壁固定、且其后端与第二刚性管（103）的后端固定。

6.如权利要求5所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，第二刚性管（103）轴心位置设置有第一电机（1015），第一电机（1015）的转轴与轴心重合，第一电机（1015）的转轴的前端与万向节（1012）的后端连接，转轴能够带动万向节（1012）旋转。

7.如权利要求6所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，第二刚性管（103）的后端封闭、并形成封闭的管口平面，管口平面的中部位置固定有并列杆（106），并列杆（106）朝向于第二柔性管（104）的朝向相同，并列杆（106）的尾部固定有推动块（105）。

8.如权利要求7所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，推动块（105）中部设置有螺纹孔（1014），螺纹孔（1014）耦合穿设于第二电机（2）转轴前端固定的丝杆。

9.如权利要求8所述的一种用于模拟盾构超挖的实验装置，其特征在于，丝杆与第二柔性管（104）的轴心重合，第二电机（2）通过弯折的u形板固定于箱体（3）外侧。

技术总结
本技术公开了一种用于模拟盾构超挖的实验装置，包括盾构管、第二电机、箱体以及激光位移传感器，箱体呈立方体，箱体一侧设置有圆孔；盾构管呈管状，盾构管穿设于箱体设置的圆孔，盾构管的前端位于箱体内、且其后端位于箱体外；激光位移传感器设置有多个，多个激光传感器均匀固定于箱体之上的平板，多个激光位移传感器垂直向下朝向下方的箱体；本技术通过能够动态模拟盾构机的直线掘进和曲线掘进，并能够以为基础分析盾构超挖时对土壤塌陷的影响。

技术研发人员：贺泽,张绳锋
受保护的技术使用者：厦门市政城市开发建设有限公司
技术研发日：20230428
技术公布日：2024/1/15