[0031]如圖1和圖4所示，模型箱5固定安放在地面上，在模型箱5中填充有試驗用的模型土，模型土的介質(zhì)材料根據(jù)需要選擇，以模擬不同的土體條件。模型箱5包括多個側(cè)壁，其中一個側(cè)壁由透明材料制成，比如有機玻璃，透明的側(cè)壁為觀測壁52以便于通過觀測壁52觀察和記錄測模型箱5內(nèi)的模型土運動情況，在模型箱5的外部，與觀測壁52相對設(shè)置有觀測裝置，觀測裝置可以采用攝像機6，通過攝像機6能夠透過觀測壁52觀測模型箱5內(nèi)模型土的運動情況，對試驗全過程進行觀測。
[0032]模型箱5上與觀測壁52相對的側(cè)壁為支承壁51，電動機3的輸出軸穿過支承壁51與兩個切削刀頭41傳動連接。支承壁51可采用強度和剛度較高的材料制成，可以將支承壁51上電動機3輸出軸穿過的孔設(shè)置成軸承孔，軸承孔內(nèi)安裝軸承來支承電機輸出軸，以改善電機輸出軸在切削過程承受的徑向力而產(chǎn)生的擾度。電動機3的輸出軸能相對軸承旋轉(zhuǎn)運動，還能相對軸承做軸向運動?？梢杂貌讳P鋼底板做為模型箱5的底部，用角鋼作為模型箱5的棱邊以使試驗?zāi)Ｐ拖?具有較好的強度和剛度，防止模型箱5的變形。
[0033]在模型箱5的觀測壁52上，可以設(shè)置有劃好的柵格線，通過柵格線可以使觀測裝置很好地辨別地表土體的沉降或隆起情況，如圖3所示，柵格的可以設(shè)置為多條橫向和縱向的直線劃分的方格，方格的大小和密度可以根據(jù)實際需要設(shè)置?？山Y(jié)合PIV技術(shù)分析模型箱5中模型土的運動情況，以此模擬出在類矩形盾構(gòu)在施工過程中地表的沉降或隆起情況，評估施工對環(huán)境的影響。為了能夠更多角度地對試驗過程中模型箱5內(nèi)土動情況進行觀測，可以將模型箱5的其他側(cè)壁也采用用透明材料制成，并配置觀測裝置對模型箱5內(nèi)的土動情況進行觀測并結(jié)合PIV技術(shù)分析模型箱5中模型土的運動情況。
[0034]如圖2所示，為了更好的模擬類矩形盾構(gòu)模擬刀盤4的切削過程，可以在類矩形盾構(gòu)模擬刀盤4的頂部設(shè)置多個圓錐形凸起42，為了不使圓錐形凸起42與切削刀頭41碰撞，圓錐形凸起42設(shè)置在兩個切削刀頭41的外接圓在類矩形盾構(gòu)模擬刀盤4背板上投影區(qū)域以外的區(qū)域，當(dāng)切削刀頭41在切削過程中掀起的土塊較大，不易破碎時，切削刀頭41將掀起的土塊擠壓到圓錐形凸起42上擠壓破碎。在類矩形盾構(gòu)模擬刀盤4的底部設(shè)置有出土口 43，通過出土口 43可以將切削刀頭41切削破碎的土排出。
[0035]為了獲得更多的試驗測量信息，可以在模型土中預(yù)埋應(yīng)力、應(yīng)變及位移傳感器，通過傳感器來監(jiān)測在切削刀頭41推進切削過程中模型土中的應(yīng)力及變形情況，模擬類矩形盾構(gòu)在施工過程中對土體的擾動情況，對施工質(zhì)量及環(huán)境影響作出評估。
[0036]為了模擬類矩形盾構(gòu)在不同推進速度和不同切削速度情況下的工作狀況，本實用新型所涉及的類矩形盾構(gòu)切削推進模擬試驗系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過控制程序來控制水平推進裝置的推進速度和電動機3的切削速度，通過設(shè)定不同的推進速度和切削速度來模擬不同的切削刀盤，較好地模擬各種類矩形盾構(gòu)推進的工況。
[0037]以下對本實用新型所涉及的類矩形盾構(gòu)切削推進模擬試驗系統(tǒng)一般使用方法進行說明:
[0038]1.安裝好試驗裝置，試驗?zāi)Ｐ拖?有機玻璃擋板上劃好格柵。
[0039]2.向試驗箱子系統(tǒng)中填充模型土，預(yù)埋好應(yīng)力、應(yīng)變及位移傳感器等。
[0040]3.向模型箱5填充模型土完畢后，校準導(dǎo)軌水平度，設(shè)定電動機3轉(zhuǎn)速、千斤頂2行程與頂進速度。
[0041]4.先開啟觀測裝置，然后再開啟電動機3、千斤頂2，此時觀測裝置已開始拍攝，記錄切削過程中土艙內(nèi)土體的運動情況。
[0042]—組試驗完畢后，獲取傳感器的各項數(shù)據(jù)，結(jié)合記錄數(shù)據(jù)，綜合分析類矩形盾構(gòu)切削推進過程土體的運動規(guī)律及施工過程對環(huán)境的影響。
[0043]通過設(shè)定不同的切削轉(zhuǎn)速、推進行程、推進速度與更換不同的刀盤形式，來模擬各種不同的工況。
[0044]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.一種類矩形盾構(gòu)切削推進模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，包括以下部分: 模型箱(5)，模型箱(5)中填充模型土，模型箱(5)由多個側(cè)壁圍成，其中一個側(cè)壁為由透明材料制成的觀測壁(52); 類矩形盾構(gòu)模擬刀盤(4)，位于所述模型箱(5)內(nèi)，所述類矩形盾構(gòu)模擬刀盤(4)上設(shè)有兩個切削刀頭(41); 電動機(3)，可移動地安裝在一水平導(dǎo)軌(I)上，電動機(3)的輸出軸與兩個切削刀頭(41)傳動連接； 水平推進裝置，與電動機(3)相連接并推動電動機(3)在所述水平導(dǎo)軌(I)上直線運動； 觀測裝置，設(shè)置在模型箱(5)外部并與所述觀測壁(52)相對。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述觀測壁(52)上劃有格柵線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述水平推進裝置為一千斤頂⑵。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述模型箱(5)上與觀測壁(52)相對的側(cè)壁為支承壁(51)，電動機(3)的輸出軸穿過支承壁(51)與兩個切削刀頭(41)傳動連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述電動機(3)的輸出軸與支承壁(51)之間設(shè)有軸承。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述電動機(3)有兩個，所述兩個切削刀頭(41)各與一個電動機(3)的輸出軸相連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述模型土中埋設(shè)應(yīng)力、應(yīng)變及位移傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述類矩形盾構(gòu)模擬刀盤(4)的底部設(shè)有出土口(43)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述類矩形盾構(gòu)模擬刀盤(4)的頂部設(shè)有多個圓錐形凸起(42)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬試驗系統(tǒng)，其特征是，所述觀測裝置為攝像機(6)。
【專利摘要】本實用新型提供一種類矩形盾構(gòu)切削推進模擬試驗系統(tǒng)，包括一個模型箱、水平推進裝置、電動機和類矩形盾構(gòu)模擬刀盤，電動機安裝在水平導(dǎo)軌上，水平推進裝置可以推動電動機在水平導(dǎo)軌上直線運動以模擬推進運動，電動機的輸出軸與類矩形模擬刀盤中的兩個切削刀頭傳動連接，帶動切削刀頭轉(zhuǎn)動以模擬切削運動，類矩形模擬刀盤及兩個切削刀頭位于模型箱內(nèi)被埋置于模型土中，切削刀頭在裝有模型土的模型箱內(nèi)做推進切削運動使模型土產(chǎn)生運動。在模型箱上設(shè)置有透明的觀測壁，模型箱外部與觀測壁相對設(shè)置有觀測裝置來觀測模型箱內(nèi)的模型土的運動情況，以此模擬類矩形盾構(gòu)切削推進的工況。
【IPC分類】G01M99/00
【公開號】CN204903189
【申請?zhí)枴緾N201520429611
【發(fā)明人】丁文其, 唐濤, 趙天馳, 陶坤, 田帥, 周舟, 龔琛杰, 吳煒楓, 鄭康成
【申請人】同濟大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年6月19日