本實用新型涉及巖土工程設備技術領域，特別是一種合理評價巖體TBM施工適宜性的試驗設備。
背景技術：
TBM(Tunnel Boring Machine)即隧道掘進機，是利用回轉刀具開挖，同時破碎洞內圍巖及掘進，形成整個隧道斷面的一種新型、先進的隧道施工機。目前，隨著我國水資源調配與高效率用項目的日益增多，引水隧洞的施工逐漸由TBM施工法代替了常規的鉆爆法，但是在目前的TBM施工中，TBM掘進施工參數的確定以及刀盤的設計參數，這些重要的施工參數的設計主要是基于巖體力學特性、巖體結構以及地應力等方面進行綜合確定的。但是巖體結構主要反映巖體中巖塊組合方式，巖體強度單軸抗壓、抗拉強度參數主要反映的是巖石塊體的強度，間接反映了礦物之間結合的強度，與礦物本身的關系并不大。但是在實際的TBM施工中，TBM掘進施工的參數以及刀盤的磨損等除了與巖體力學特性、巖體結構以及地應力幾個方面的因素有關之外，還與巖石中的組成礦物有很大的關系，如巖體中石英含量的多少，可能會在很大程度上要影響到TBM掘進設備中的刀盤設計參數、施工推進壓力、刀盤扭矩等等。
但是目前還沒有一種試驗方法能夠比較客觀的評價一種巖石的TBM施工的可鉆性，只能通過巖石單軸抗壓強度、巖石抗拉強度等簡單的試驗結果評價巖體的TBM施工方法的適應程度。因此，亟待研制開發一種新的巖體可鉆性，也就是巖體TBM施工適宜性的試驗設備。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種合理評價巖體TBM施工適宜性的試驗設備，其操作簡單，可以綜合地評價某一類巖石的可鉆性，為實際工程中的TBM施工參數的確定以及刀盤的設計提供重要的基礎與依據，保證引調水工程中的隧洞施工的可靠性與安全性。
為實現上述目的，本實用新型采取以下技術方案：
一種合理評價巖體TBM施工適宜性的試驗設備，它包括底座，該底座上設有研磨承臺，該研磨承臺側方設有立柱，該立柱頂部設有機體；該機體側面設有電機，該機體頂部設有與該電機連接的傳動機構；該機體位于該研磨承臺上方的一端穿設有豎向的鉆桿，該鉆桿能在該機體內上下移動；該鉆桿底端設有鉆頭夾具，該鉆頭夾具固定設有研磨鉆具；該鉆桿頂部與該傳動機構連接，能在該電機帶動下轉動；該機體上方架設有下壓架，該下壓架設有壓力桿，該壓力桿能對下方的鉆桿施加固定的向下壓力。
進一步的，所述鉆頭夾具側面設有轉速傳感器，與所述機體側面的轉速表連接；所述壓力桿底部設有壓力傳感器，與所述機體側面的壓力表連接。
進一步的，所述傳動機構為皮帶和皮帶輪。
進一步的，所述機體套設在所述立柱上，并能沿所述立柱上下移動，并通過定位裝置固定位置。
進一步的，所述研磨承臺上表面設有卡具。
本實用新型的有益效果是：本實用新型合理評價巖體TBM施工適宜性的試驗設備及方法，其操作簡單，可以綜合地評價某一類巖石的可鉆性，為實際工程中的TBM施工參數的確定以及刀盤的設計提供重要的基礎與依據，保證引調水工程中的隧洞施工的可靠性與安全性。
附圖說明
圖1是本實用新型合理評價巖體TBM施工適宜性的試驗設備的結構示意圖。
具體實施方式
以下配合附圖對本實用新型進行進一步的說明，然而并非用以限制本實用新型的實施范圍。
如圖1所示，本實用新型提供一種合理評價巖體TBM施工適宜性的試驗設備，它包括底座1，該底座1上設有研磨承臺2，在進行巖石研磨性測試時，利用研磨承臺2上的卡具，將待測巖體3緊緊固定在研磨承臺上。該研磨承臺2側方設有立柱4，該立柱4頂部設有機體5。整個設備的鉆進動力來自于電機6，設于該機體5側面，該機體5頂部設有與該電機6連接的傳動機構7。該機體5位于該研磨承臺2上方的一端穿設有豎向的鉆桿8，該鉆桿8能在該機體5內上下移動。該鉆桿8底端設有鉆頭夾具9，該鉆頭夾具9固定設有標準的研磨鉆具。該鉆桿8頂部與該傳動機構7(例如皮帶和皮帶輪)連接，能在該電機6帶動下轉動。該機體5上方架設有下壓架10，該下壓架10設有壓力桿11，該壓力桿11能對下方的鉆桿8施加固定的向下壓力，以設置鉆具的研磨壓力。該鉆頭夾具9側面設有轉速傳感器12，與該機體5側面的轉速表13連接。鉆頭夾具9轉速利用轉速傳感器12進行實際轉速監測，并將轉速值顯示在轉速表13上。該壓力桿11底部設有壓力傳感器14，與該機體5側面的壓力表15連接。研磨鉆具的研磨壓力通過壓力傳感器14進行監測，且研磨壓力監測值顯示在壓力表15上。
優選的，該機體5套設在該立柱4上，并能沿該立柱4上下移動，并通過定位裝置固定位置。
本實用新型還提供一種利用上述試驗設備合理評價巖體TBM施工適宜性的試驗方法。在進行巖石TBM施工適應性的研磨試驗時，設置一定的研磨壓力(P，單位為kN)以及一定的研磨鉆具轉速(轉/秒)，用一定的時間內巖石研磨深度(H，單位為mm)來評價該巖石的TBM施工的適應性，并對TBM施工中刀具布置、刀具材料以及刀具刃角的設計提供重要的參考資料。具體來說，該方法包括下列步驟：
將待測巖體3固定在研磨承臺2的卡具中，使待測巖體3不能移動；
設置固定的壓力桿11的向下壓力及鉆頭夾具9的轉速，開啟電機6；
通過傳動機構7帶動鉆桿8轉動并通過研磨鉆具向下研磨待測巖體3；
研磨固定時間后，測量研磨深度。
優選的，在開啟電機前，調節機體5在立柱4上的豎直高度，并通過定位裝置固定位置，使該研磨鉆具的下表面與該待測巖體3的上表面剛接觸。
本實用新型的優點在于：
(1)利用本實用新型設備進行不同巖石的研磨試驗，與巖石的礦物成分、硬度、抗壓強度、抗拉強度、彈性模量等物理力學特征參數進行相關分析，從而能建立不同巖石的研磨可鉆性的分類系統；
(2)利用收集到的國內外TBM施工中刀盤設計參數，并且與實際測試得到的研磨可鉆性分類系統進行類比分析，可以提出實際工程中TBM施工的相關建議，為工程服務；
(3)本實用新型利用較為簡單的設備以及試驗方法，進行巖體TBM施工適應性的測試，測試結果可以為工程設計提供重要的參考與技術支撐資料；
(4)本實用新型操作簡單，測試可重復性較強，可以合理地反應巖石的研磨鉆進特性。
需要指出的是，上述實施方式僅僅是可能的實施例，是為了清楚地理解本實用新型的原理而提出的。可以在不背離本實用新型原理和范圍的情況下對上述本實用新型的實施方式進行許多變化和修改。所有這些修改和變化都包括在本實用新型揭示的范圍中，并且受到所附權利要求的保護。