一种泥水盾构室内模拟掘进装置及其模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种泥水盾构室内模拟掘进装置及其模拟方法，该装置包括地层模型箱、盾构掘进系统、泥水环流系统，以及监测系统、控制系统、动力系统；可通过对模型箱地层施加顶推力及气压调节，实现不同的地质情况模拟；通过缩尺泥水盾构的掘进及泥水环流模拟，得到不同的泥浆及施工参数对开挖面稳定的影响，泥膜的形成规律和泥浆的渗透范围等。该发明专利技术适用地质情况广泛，对泥水盾构的动态掘进模拟全面，可对地层进行多角度的监测，试验结果可以为现场开挖面的稳定、掘进参数及泥浆配比提供技术支持。

An indoor simulated boring device for slurry shield and its simulation method

The invention discloses a slurry shield tunneling simulation device and simulation method, the device includes a stratum model box, shield tunneling system, water circulation system, and the monitoring system, control system and power system; applied by jacking force and gas pressure regulation of model box formation, realize different geological conditions by driving simulation; and the water circulation scale simulation of slurry shield, influence of mud and different construction parameters of excavation face stability, and the formation of mud membrane permeability range. The invention is widely applied to geological conditions, and has comprehensive simulation for dynamic excavation of slurry shield. It can monitor the formation from multiple angles. The test results can provide technical support for the stability of the excavation face, the tunneling parameters and the mud ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种泥水盾构室内模拟掘进装置及其模拟方法
本专利技术涉及一种泥水盾构室内模拟掘进装置及其模拟方法，涉及地铁、铁路、公路、市政、水电管路修建等领域，适用于高水压、复杂地质条件下的泥水平衡盾构施工的室内模拟。
技术介绍
泥水盾构又称泥水加压平衡盾构，可用于大断面复杂地层条件及富水地层隧道掘进施工，地质适应性强，因此近年来得到了广泛的应用。泥水盾构通过密封舱的压力泥浆来维持开挖面的稳定，当泥浆渗入前方地层并形成渗透性很小的泥膜，泥水压力就可以通过泥膜有效的作用于开挖面，以地层水土压力的动态平衡，保证开挖面的稳定。由于泥水平衡盾构施工的地质环境复杂多变，当施工参数没有及时调整至与地质条件相适应时，会由于泥土仓压力过大、泥水配比不当、掘进参数设置不当等造成开挖面失稳、地层位移过大、地表冒浆等事故，带来严重的经济损失。因此，针对高水压、复杂地质条件，有必要设计一套室内泥水盾构掘进模拟系统，为泥水平衡盾构提供技术指导。目前已有学者对泥水盾构掘进进行了室内模拟试验，但是可以模拟的复杂地质情况有限，对仅通过地层模型箱的加气装置难以模拟不同水深及覆土厚度下盾构的掘进情况；泥浆室的泥水压力通过土压计测量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泥水盾构室内模拟掘进装置，其特征在于：它包括地层模型箱（2），延伸至地层模型箱（2）内的盾壳（7），以及安装在盾壳伸入至地层模型箱一端的刀盘（4）；所述地层模型箱（2）的顶部以倒置的方式垂直安装有千斤顶a（1），所述千斤顶a（1）的伸缩杆端伸入至地层模型箱（2）内，且千斤顶a（1）的伸缩杆下端水平吊装有平面尺寸与地层模型箱内腔相配合的带孔钢板（3），在带孔钢板下面的地层模型箱内充装有土体（21）；所述刀盘（4）的后端安装有用于驱动刀盘转动的液压马达（23），所述液压马达（23）的后端与水平设置在反力墙（10）上的千斤顶b（9）的伸缩杆（8）相连；在所述刀盘（4）后方的盾壳内分别设置有密闭的...

【技术特征摘要】
1.一种泥水盾构室内模拟掘进装置，其特征在于：它包括地层模型箱（2），延伸至地层模型箱（2）内的盾壳（7），以及安装在盾壳伸入至地层模型箱一端的刀盘（4）；所述地层模型箱（2）的顶部以倒置的方式垂直安装有千斤顶a（1），所述千斤顶a（1）的伸缩杆端伸入至地层模型箱（2）内，且千斤顶a（1）的伸缩杆下端水平吊装有平面尺寸与地层模型箱内腔相配合的带孔钢板（3），在带孔钢板下面的地层模型箱内充装有土体（21）；所述刀盘（4）的后端安装有用于驱动刀盘转动的液压马达（23），所述液压马达（23）的后端与水平设置在反力墙（10）上的千斤顶b（9）的伸缩杆（8）相连；在所述刀盘（4）后方的盾壳内分别设置有密闭的泥浆室（5）和用来稳定泥浆室压力的气压室（6）；所述气压室（6）通过管路与气压调节系统b（18）相连通，所述泥浆室（5）分别通过进泥管（11）和出泥管（12）与泥浆槽a（13）和泥浆槽b（14）相连通。2.根据权利要求1所述的泥水盾构室内模拟掘进装置，其特征在于：所述地层模型箱（2）的顶部设置有用于向地层模型箱内加水的密封盖；所述地层模型箱（2）的上盖通过管路连通有用于向带孔钢板（3）上方的地层模型箱内充气的气压调节系统a（17）。3.根据权利要求1所述的泥水盾构室内模拟掘进装置，其特征在于：在位于所述地层模型箱（2）内的底部设置有冷冻循环管路，所述冷却循环管路通过地层模型箱底部设置的冻结设备接口（22）与冷却设备相连接。4.根据权利要求1所述的泥水盾构室内模拟掘进装置，其特征在于：所述进泥管（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振川，李凤远，吕乾乾，周建军，张兵，陈瑞祥，杨振兴，郭卫社，蒙先君，吕建乐，刘作威，孙振中，
申请(专利权)人：中铁隧道局集团有限公司，盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：河南,41