The invention discloses a precise numerical control automatic excavation device for the shaft excavation of the underground engineering model test. It mainly includes the rotating cutting system, the residual soil suction system, the guiding propulsion system and the human-computer interaction control system. The residual soil suction system is nested with the rotary cutting system and is described as a whole. The guided propulsion system can move up and down under the driving system. The rotating cutting system, the residue suction system and the guiding propulsion system controlled by the human-computer interaction control system automatically complete the excavation process according to the set excavation speed, the excavation step and the interval time of the excavation step, and display the excavation process in real time in the human-computer intersection. Mutual control interface. The invention has the following advantages: 1) the rule of hole formation, small disturbance to the surrounding rock; 2) can remove the residual soil deposited in the bottom of the shaft in real time; 3) can accurately control the excavation speed, excavation step and excavation direction; 4) high automation, easy operation and so on.
【技术实现步骤摘要】
一种用于模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置
本专利技术涉及一种模型试验装置,具体是一种用于地质力学模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置。
技术介绍
随着社会生产力水平的不断发展,在能源、交通、水利、矿山、国防等各个领域,地下工程建设的数量与规模不断增大,地下空间的开发利用越来越体现出巨大经济效益和社会效益。与此同时,为满足特定的功能需要,许多地下工程逐渐走向深部,洞室结构也逐渐向既分布有竖井,又分布有平洞的多洞室交叉方向发展。其中,竖井往往作为主要的人员及物资提升通道,其洞室直径较大,且安全性要求较高。研究深部竖井施工开挖及运营过程的稳定性,对实际工程设计与施工具有重要的指导作用和理论意义。然而,面对深部地下工程,传统理论方法难以胜任,数值模拟困难重重,现场原位试验条件受限且费用昂贵,相比之下,物理力学模型试验以其形象、直观、真实的特性成为研究深部地下工程的重要手段。地质力学模型试验是根据相似原理采用缩尺地质模型研究洞室施工开挖过程与变形破坏规律的一种物理模拟方法。由于地下工程规模较大,地质力学模型试验采用的缩尺比往往较小,模型试验中较小的误差就会造成与实际工程有很大的偏差。因此,如何对试验洞室进行精准开挖就成为模型试验能否取得成功的关键。另外,其与水平洞室开挖不同,竖井开挖过程中产生的渣土会在重力作用下沉积在洞室底部,达到一定的量后,将导致开挖无法正常进行。因此,如何在竖井开挖过程中将渣土及时排出,是模型试验竖井开挖的另一个关键问题。目前国内外有关模型洞室开挖现状如下:中国专利公开号CN206075696U提供了一种模型试验开挖装置,采用人工摇动刀 ...
【技术保护点】
1.一种用于地下工程模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置,其特征在于,其主要包括旋转切削系统、渣土吸送系统、导向推进系统及人机交互控制系统;所述的渣土吸送系统与所述的旋转切削系统嵌套成一个整体,同时实现模型试验材料的切削和竖井开挖过程中的渣土清除,在所述导向推进系统的驱动下能上下移动;所述的人机交互控制系统控制所述的旋转切削系统、渣土吸送系统和导向推进系统按照所设定的开挖速度、开挖进尺及各开挖步间隔时间自动完成开挖过程,并将开挖进程实时显示在人机交互控制界面。
【技术特征摘要】
1.一种用于地下工程模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置,其特征在于,其主要包括旋转切削系统、渣土吸送系统、导向推进系统及人机交互控制系统;所述的渣土吸送系统与所述的旋转切削系统嵌套成一个整体,同时实现模型试验材料的切削和竖井开挖过程中的渣土清除,在所述导向推进系统的驱动下能上下移动;所述的人机交互控制系统控制所述的旋转切削系统、渣土吸送系统和导向推进系统按照所设定的开挖速度、开挖进尺及各开挖步间隔时间自动完成开挖过程,并将开挖进程实时显示在人机交互控制界面。2.如权利要求1所述的一种用于地下工程模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置,其特征在于,所述旋转切削系统主要由切削刀头、中心传动轴和切削伺服电机组成;所述的切削刀头位于最前端,通过中心传动轴与后方切削伺服电机转子连接,由伺服电机驱动切削刀头高速旋转从而切削模型材料体。3.如权利要求2所述的一种用于地下工程模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置,其特征在于,所述切削刀头由高强度淬火钢加工成型,其前部为锥形定位钻头,用于减小切削过程中刀头偏摆;后部为十字形刀具,用于切削模型材料体。4.如权利要求2所述的一种用于地下工程模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置,其特征在于,所述渣土吸送系统主要由集尘罩、传动轴外套管、刚性吸渣管、柔性吸渣管、后面板、真空吸尘器组成;所述集尘罩底部开有多个孔,分别与传动轴外套管和刚性吸渣管连通;其中传动轴外套管套装在所述的中心传动轴上,所述刚性吸渣管安装在传动轴外套管的四周,多根管道相互平行;所述的传动轴外套管、刚性吸渣管通过集尘罩及后面板约束成为整体;所述多根刚性吸渣管末端由柔性吸渣管与真空吸尘器连通。5.如权利要求4所述的一种用于地下工程模型试验竖井开挖的精准数控自动开挖装置,其特征在于,所述集尘罩外径略小于开挖竖井直径,内部空间为喇叭形。6.如权利要求4所述的一种用于地下工程模型试验竖井开挖的精准数控自...
【专利技术属性】
技术研发人员:张强勇,刘传成,李术才,张岳,任明洋,张振杰,李帆,苗雨生,张志浩,
申请(专利权)人:山东大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。