The invention discloses a variable cross-section earth pressure balance shield simulation test system, which is composed of a model box, a monitoring system, a tunneling system and a jacking system. The soil in the model box is filled to simulate different surrounding rock conditions. Powered by the hydraulic system, the tunneling process of the model shield machine is realized. With the advance of the tunneling process, A, B, C and D of the shield machine gradually enter the soil box at the same section, and the four sections correspond to the loss of four strata respectively. The stress and deformation data of surrounding rock are collected in real time by micrometer, displacement meter and earth pressure box pre-placed in the model box. Through the analysis of lateral and longitudinal stress and deformation data of surrounding rock, the influence law of stratum loss on stratum stress and deformation during shield excavation is obtained. This system is mainly used to study the influence of stratum loss on stratum stress and deformation during shield tunneling.
【技术实现步骤摘要】
一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统
本专利技术涉及一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统,属于盾构施工
。
技术介绍
盾构法施工过程中,由于盾构机壳本身存在一定厚度、以及纠偏或掘进方向的调整引起的超挖等原因,不可避免的引起地层损失。地层损失的大小对隧道上方地层的位移有着很大的影响,LEEYJ(2009)设计了一种可精确改变直径大小的机械装置,通过改变该装置直径的大小模拟盾构隧道开挖过程中不同地层损失对地层变形的影响;潘志刚(2015)研制了一套水囊系统,通过精确控制排水量模拟盾构隧道开挖过程中不同地层损对地层变形的影响。这两种装置只能用于小规模的二维试验,而且不能反映盾构机的掘进过程。为了真实反映盾构机的掘进过程,国内外很多学者对模型盾构试验机进行了研究,如Nomoto(1999)等人研制的可进行离心试验的小型盾构机、Champan(2006)等人建立的适用于黏土的小模型盾构机、以及国内上海隧道股份有限公司(1996)研制的小盾构模拟试验台、上海隧道股份有限公司联合浙江大学、同济大学等(2004)研制的大直径模型盾构机、同济大学(2006)研制的双壳单螺旋模型盾构、北京交通大学(2007)研制的土压平衡盾构设备、何川(2013)研制的小直径泥水平衡盾构机等。这些模型盾构机可较为真实的反映盾构机的掘进过程,但盾构机都为等直径圆截面,不能用于研究地层损失变化对地层变形的影响。因而设计一种既能反映盾构机掘进过程,同时又能反映不同地层损失影响的模型盾构试验系统十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种变截面的土压平衡盾构试验系统,既可以真实的模拟盾 ...
【技术保护点】
1.一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统,包括模型箱、监测系统、切削系统、出土系统和顶进系统,其特征在于:装有试验土体的模型箱(1)固定于底座(2)上,监测系统主要包括千分表(21)、位移计(22)、土压力盒(23),及相应的数据采集及控制装置,千分表(21)固定在填土表面上方,位移计(22)、土压力盒(23)预埋在模型箱内部的土体中;切削系统包括刀盘(5)和刀盘驱动装置(7),刀盘(5)通过主轴(6)与刀盘驱动装置(7)相连,刀盘驱动装置(7)由液压马达驱动;盾构机(3)前部经过模型箱侧面上预留的开挖孔(4)进入模型箱(1),刀盘驱动装置(7)通过主轴(6)带动刀盘(5)旋转,实现对前方土体的掘削;顶进系统包括一对千斤顶(8)和液压油箱(14),千斤顶(8)位于盾构机(3)左右两侧,连接于模型箱(1)和刀盘驱动装置(7)之间,通过千斤顶(8)的回油带动盾构机底座(2)沿轨道(16)向前移动,从而实现盾构向前掘进;出土系统包括螺旋出土器(12)、螺旋出土器驱动装置(13)、排土口(25)、渣土箱(24),刀盘(5)和后方设置的隔板(11)之间的空间构成土压舱,螺旋出土器(12)的进口伸 ...
【技术特征摘要】
1.一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统,包括模型箱、监测系统、切削系统、出土系统和顶进系统,其特征在于:装有试验土体的模型箱(1)固定于底座(2)上,监测系统主要包括千分表(21)、位移计(22)、土压力盒(23),及相应的数据采集及控制装置,千分表(21)固定在填土表面上方,位移计(22)、土压力盒(23)预埋在模型箱内部的土体中;切削系统包括刀盘(5)和刀盘驱动装置(7),刀盘(5)通过主轴(6)与刀盘驱动装置(7)相连,刀盘驱动装置(7)由液压马达驱动;盾构机(3)前部经过模型箱侧面上预留的开挖孔(4)进入模型箱(1),刀盘驱动装置(7)通过主轴(6)带动刀盘(5)旋转,实现对前方土体的掘削;顶进系统包括一对千斤顶(8)和液压油箱(14),千斤顶(8)位于盾构机(3)左右两侧,连接于模型箱(1)和刀盘驱动装置(7)之间,通过千斤顶(8)的回油带动盾构机底座(2)沿轨道(16)向前移动,从而实现盾构向前掘进;出土系统包括螺旋...
【专利技术属性】
技术研发人员:路德春,林庆涛,李鹏飞,龚秋明,杜修力,雷春明,孔凡超,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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