專利名稱：全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領域中的一種全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，尤其是模擬全斷面掘進機在高水壓、可變地應力、復合地質條件下分段加載掘進試驗裝置。
背景技術：
全斷面掘進機是公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領域的主要施工裝備。利用可模擬高水壓、可變地應力、復合地質條件的分段加載大型掘進試驗裝置，進行全斷面掘進機在粘土、砂礫土、卵石、硬巖、富水等多種地質條件復合掘進試驗，一次試驗過程中可利用水囊分段加載技術，針對不同地質條件分段施加不同地層壓力，可完成不同地層突變地應力模擬試驗，可獲得與地質參數相匹配的全斷面掘進機設計參數與施工參數。很多實際工程存在復合地質條件，地應力也是復雜多變的，目前現有試驗裝置不能進行大直徑全斷面掘進機綜合掘進試驗，不能同步完成多種地質復合試驗，不能完成突變地應力條件下的模擬試驗，也不能完成從始發、掘進、拼裝管片到排渣、注漿、接收的完整試驗，試驗數據與工程實際偏差較大。因此研制一種全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置是急需解決的新課題
發明內容
本發明的目的就是提供一種全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，解決模擬高水壓、可變地應力、復合地質條件，采用大型鋼結構自反力系統、水囊分段加載技術。本發明的目的是這樣實現的一種全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，由加載橫梁、試驗箱、全斷面掘進機、反力架、模擬地層介質、分段加載水囊、鎖緊銷、圓弧底座、側壁、端蓋、密封刷、引導管、承壓隔梁組成，在試驗箱中填充和夯實模擬地層介質，并埋設土壓、水壓傳感器，8組分段加載水囊用7個承壓隔梁分開安裝；試驗箱由圓弧底座、左右側壁與前后端蓋組成，為整體焊接結構，試驗箱上通過鎖緊銷安裝用于承載分段加載水囊反作用力的8個加載橫梁，反力架與試驗箱的的端蓋螺栓固定，全斷面掘進機安裝在帶有3道密封刷的引導管中；所述模擬地層介質為粘土、砂礫土、卵石、硬巖；所述裝置的工作原理是，將全斷面掘進機掘進方向設為X軸，水平面內垂直于X軸方向設為Y軸，分段加載水囊加壓方向設為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗箱與加載梁構成的封閉箱體內，模擬復雜多變地質條件，實現分段變壓加載，反力架與試驗箱連接固定，形成自反力系統，安全可靠；通過帶密封圈的引導管結構，保證始發階段試驗箱體內良好的密封性能；掘進試驗中全斷面掘進機的推力與扭矩通過反力架反作用于試驗箱上，整個掘進試驗裝置形成一個自反力系統，全斷面掘進機掘進過程中通過分布在模擬地層介質中的傳感器，在變壓加載模擬真實地質情況下，實時檢測掘進機周圍水土壓力、地層擾動地質參數變量，完成大直徑全斷面掘進機在真實地質條件下掘進過程模擬試驗。本發明的要點在于它的結構及工作原理。其工作原理是，將全斷面掘進機掘進方向設為X軸，水平面內垂直于X軸方向設為Y軸，分段加載水囊加壓方向設為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗箱與加載梁構成的封閉箱體內，模擬復雜多變地質條件，實現分段變壓加載，反力架與試驗箱連接固定，形成自反力系統，安全可靠；通過帶密封圈的引導管結構，保證始發階段試驗箱體內良好的密封性能；掘進試驗中全斷面掘進機的推力與扭矩通過反力架反作用于試驗箱上，整個掘進試驗裝置形成一個自反力系統，全斷面掘進機掘進過程中通過分布在模擬地層介質中的傳感器，在變壓加載模擬真實地質情況下，實時檢測掘進機周圍水土壓力、地層擾動地質參數變量，完成大直徑全斷面掘進機在真實地質條件下掘進過程模擬試驗。全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置與現有技術相比，具有分段變壓加載功能，可一次完成模擬全斷面掘進機在多種復雜地質條件下的掘進試驗，可進行突變地應力條件下的模擬試驗，使得試驗過程更貼近真實施工狀態；具有自反力特點，變壓加載力、推進力和驅動扭矩完全作用在試驗裝置本體上，使得試驗裝置結構更堅固，避免掘進中試驗箱體移動，試驗過程更加安全可靠等優點，將廣泛的應用于公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領域中。
下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。圖I是本發明的結構示意圖。圖2是圖I的俯視圖。
具體實施例方式參照附圖，一種全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，由加載橫梁I、試驗箱2、全斷面掘進機3、反力架4、模擬地層介質5、分段加載水囊6、鎖緊銷7、圓弧底座8、側壁9、端蓋10、密封刷11、引導管12、承壓隔梁13組成，在試驗箱2中填充和夯實模擬地層介質5，并埋設土壓、水壓傳感器，8組分段加載水囊6用7個承壓隔梁13分開安裝；試驗箱2由圓弧底座8、左右側壁9與前后端蓋10組成，為整體焊接結構，試驗箱2上通過鎖緊銷7安裝用于承載分段加載水囊6反作用力的8個加載橫梁1，反力架4與試驗箱2的的端蓋10螺栓固定，全斷面掘進機3安裝在帶有3道密封刷11的引導管12中；所述模擬地層介質5為粘土、砂礫土、卵石、硬巖；所述裝置的工作原理是，將全斷面掘進機3掘進方向設為X軸，水平面內垂直于X軸方向設為Y軸，分段加載水囊6加壓方向設為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗箱與加載梁構成的封閉箱體內，模擬復雜多變地質條件，實現分段變壓加載，反力架與試驗箱連接固定，形成自反力系統，安全可靠；通過帶密封圈的引導管結構，保證始發階段試驗箱體內良好的密封性能；掘進試驗中全斷面掘進機3的推力與扭矩通過反力架4反作用于試驗箱2上，整個掘進試驗裝置形成一個自反力系統，全斷面掘進機3掘進過程中通過分布在模擬地層介質中的傳感器，在變壓加載模擬真實地質情況下，實時檢測掘進機周圍水土壓力、地層擾動地質參數變量，完成大直徑全斷面掘進機在真實地質條件下掘進過程模擬試驗。
權利要求
1.一種全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，由加載橫梁、試驗箱、全斷面掘進機、反力架、模擬地層介質、分段加載水囊、鎖緊銷、圓弧底座、側壁、端蓋、密封刷、引導管、承壓隔梁組成，其特征在于在試驗箱中填充和夯實模擬地層介質，并埋設土壓、水壓傳感器，8組分段加載水囊用7個承壓隔梁分開安裝；試驗箱由圓弧底座、左右側壁與前后端蓋組成，為整體焊接結構，試驗箱上通過鎖緊銷安裝用于承載分段加載水囊反作用力的8個加載橫梁，反力架與試驗箱的的端蓋螺栓固定，全斷面掘進機安裝在帶有3道密封刷的引導管中。
2.根據權利要求I所述的全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，其特征在于所述模擬地層介質為粘土、砂礫土、卵石、硬巖。
3.根據權利要求I所述的全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，其特征在于所述裝置的工作原理是，將全斷面掘進機掘進方向設為X軸，水平面內垂直于X軸方向設為Y軸，分段加載水囊加壓方向設為Z軸，通過分段加載水囊與承壓隔梁組合，在試驗箱與加載梁構成的封閉箱體內，模擬復雜多變地質條件，實現分段變壓加載，反力架與試驗箱連接固定，形成自反力系統，安全可靠；通過帶密封圈的引導管結構，保證始發階段試驗箱體內良 好的密封性能；掘進試驗中全斷面掘進機的推力與扭矩通過反力架反作用于試驗箱上，整個掘進試驗裝置形成一個自反力系統，全斷面掘進機掘進過程中通過分布在模擬地層介質中的傳感器，在變壓加載模擬真實地質情況下，實時檢測掘進機周圍水土壓力、地層擾動地質參數變量，完成大直徑全斷面掘進機在真實地質條件下掘進過程模擬試驗。
全文摘要
一種應用于公路、鐵路、地鐵和過江跨海隧道領域中的全斷面掘進機分段加載掘進試驗裝置，由加載橫梁、試驗箱、全斷面掘進機、反力架、模擬地層介質、分段加載水囊、圓弧底座、承壓隔梁等組成，在試驗箱中填充和夯實模擬地層介質，并埋設土壓、水壓傳感器，分段加載水囊用承壓隔梁分開安裝；試驗箱由圓弧底座、左右側壁與前后端蓋組成，為整體焊接結構，試驗箱上通過鎖緊銷安裝用于承載分段加載水囊反作用力的加載橫梁，反力架與試驗箱的端蓋螺栓固定，全斷面掘進機安裝在帶有密封刷的引導管中。該發明有分段變壓加載功能，一次完成模擬全斷面掘進機在多種復雜地質條件下的掘進試驗，避免掘進中試驗箱體移動，試驗過程更加安全可靠。
文檔編號G01N33/24GK102707036SQ20121022000
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者任麗維, 巫思榮, 杜大川, 楊濤, 蘇鵬程, 趙海峰, 趙羽, 鄧立營, 高偉賢, 魯志剛 申請人:北方重工集團有限公司