一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，包括：机座、钢梁、负荷传感器、塑料排水板、岩土箱钢圈；钢梁固定在所述机座上；塑料排水板分布在岩土箱钢圈内，塑料排水板的一端通过固定夹具与岩土箱钢圈固定连接，另一端通过负荷传感器与钢梁固定连接。该测力结构通过塑料排水板自由端的负荷传感器，即可获得盾构刀具切削塑料排水板时对排水板的拉拽力，实验方法简单有效，便于操作，能够准确测量盾构刀具切削塑料排水板时对排水板的拉拽力，为盾构施工提供参考，能够避免施工时将盾构开挖范围外的排水板拽入开挖区域，有效防止地层失稳事故。本发明专利技术还公开了一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力方法。

A Force Measuring Structure and Method for Measuring Plastic Drainage Plate Cutting by Shield Tools

【技术实现步骤摘要】
一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构及方法
本专利技术涉及盾构施工
，尤其是涉及一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构及方法。
技术介绍
盾构是一种用于隧道快速修建的先进工程机械，随着国内地铁隧道工程的不断增加，盾构施工的工况越来越复杂。针对盾构穿越高速公路软土路基的工况，盾构掘进需要破除用于软土地层高速公路修建时期路基处的竖向塑料排水板群。若盾构刀具破除排水板时对排水板的拉拽力大于排水板与地层间的摩擦力，盾构施工时可能将盾构开挖范围外的排水板拽入开挖区域，导致地层失稳、高速公路路面下沉。因此，需要通过开展实验，测试盾构刀具切削软土路基竖向塑料排水的拉拽力，为盾构施工决策提供参考。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构及方法。本申请提供一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，包括：机座、钢梁、负荷传感器、塑料排水板、岩土箱钢圈；所述钢梁固定在所述机座上；所述塑料排水板分布在所述岩土箱钢圈内，所述塑料排水板的一端通过固定夹具与所述岩土箱钢圈固定连接，另一端通过所述负荷传感器与所述钢梁固定连接。可选地，所述岩土箱钢圈为环形，且分层布置，层间通过螺栓连接，形成圆柱形区域。可选地，所述岩土箱钢圈内，岩土层与所述塑料排水板交替布置。可选地，所述塑料排水板在所述岩土箱钢圈内等间距排列、分层布置，平行布置于所述岩土箱钢圈之间。可选地，每层每块所述塑料排水板设置不同的识别标记。本专利技术还提供了一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力方法，使用上述测力结构进行实施，包括以下步骤：步骤S1：塑料排水板分布在岩土箱钢圈内，所述塑料排水板的一端通过固定夹具与所述岩土箱钢圈固定连接，另一端通过负荷传感器与钢梁固定连接；所述岩土箱钢圈内，岩土层与所述塑料排水板交替布置；步骤S2：通过所述负荷传感器对所述塑料排水板施加预紧力，张紧所述塑料排水板；步骤S3：被测试的盾构刀具对所述岩土箱钢圈内的所述塑料排水板进行切削；步骤S4：切削过程中，所述负荷传感器测量所述盾构刀具切削所述塑料排水板的拉拽力。可选地，步骤S1中，所述塑料排水板在所述岩土箱钢圈内等间距排列、分层布置，平行布置于所述岩土箱钢圈之间，每层每块所述塑料排水板设置不同的识别标记。可选地，步骤S2中，通过所述负荷传感器对所述塑料排水板施加100N的预紧力。本专利技术提供的测力结构和方法，可以有效模拟软土地层盾构穿越高速公路竖向排水板路基的工况，能够准确测量盾构刀具切削塑料排水板时对排水板的拉拽力，为盾构施工提供参考，能够避免施工时将盾构开挖范围外的排水板拽入开挖区域，有效防止地层失稳事故。该测力结构通过塑料排水板自由端的负荷传感器，即可获得盾构刀具切削塑料排水板时对排水板的拉拽力，实验方法简单有效，便于操作。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。图1为本专利技术所提供的用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构一种具体实施方式的结构示意图；其中，图1中的附图说明和部件名称之间的对应关系如下：机座1；钢梁2；负荷传感器3；塑料排水板4；岩土箱钢圈5；固定夹具6。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。请参考图1，图1为本专利技术所提供的用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构一种具体实施方式的结构示意图。在一种具体的实施方式中，本专利技术提供了一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板4的测力结构，包括：机座1、钢梁2、负荷传感器3、塑料排水板4、岩土箱钢圈5；钢梁2固定在机座1上；塑料排水板4分布在岩土箱钢圈5内，塑料排水板4的一端通过固定夹具6与岩土箱钢圈5固定连接，另一端通过负荷传感器3与钢梁2固定连接。该测力结构通过塑料排水板4在岩土箱钢圈5内的分布，有效模拟软土地层盾构穿越高速公路竖向排水板路基的工况，能够准确测量盾构刀具切削塑料排水板4时对排水板的拉拽力，为盾构施工提供参考。该测力结构通过塑料排水板4一端连接的负荷传感器3，即可获得盾构刀具切削塑料排水板时对排水板的拉拽力，实验方法简单有效，便于操作。通过该测力结构的测试，获得准确的拉拽力，能够避免施工时将盾构开挖范围外的排水板拽入开挖区域，有效防止地层失稳事故。进一步具体的实施方式中，岩土箱钢圈5为环形，且分层布置，层间通过螺栓连接，形成圆柱形区域。具体的，岩土箱钢圈5内，岩土层与塑料排水板4交替布置。在岩土箱钢圈5的钢圈与底板形成的圆柱区域内黏土层和塑料排水板4层交替布置，将黏土层进行夯实，形成“多层汉堡”结构，便于不同盾构掘进参数下刀具切削塑料排水板4时，对排水板拉拽力测试多组实验对比测试结果。制作岩土箱钢圈5时实验机竖直放置，开展实验时实验机与岩土箱钢圈5一同水平放置。另一种具体的实施方式中，塑料排水板4在岩土箱钢圈5内等间距排列、分层布置，平行布置于岩土箱钢圈5之间。优选的，每层每块塑料排水板4设置不同的识别标记。为每层每块排水板设置不同的识别标记，可以染涂不同的颜色，便于盾构刀具切断后恢复原位、观察断口情况。在一种具体的实施方式中，本专利技术还提供了一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力方法，使用上述各实施例所述的测力结构进行实施，包括以下步骤：步骤S1：塑料排水板分布在岩土箱钢圈内，所述塑料排水板的一端通过固定夹具与所述岩土箱钢圈固定连接，另一端通过负荷传感器与钢梁固定连接；所述岩土箱钢圈内，岩土层与所述塑料排水板交替布置；步骤S2：通过所述负荷传感器对所述塑料排水板施加预紧力，张紧所述塑料排水板；步骤S3：被测试的盾构刀具对所述岩土箱钢圈内的所述塑料排水板进行切削；步骤S4：切削过程中，所述负荷传感器测量所述盾构刀具切削所述塑料排水板的拉拽力。本专利技术提供的测力方法，可以有效模拟软土地层盾构穿越高速公路竖向排水板路基的工况，能够准确测量盾构刀具切削塑料排水板时对排水板的拉拽力，为盾构施工提供参考，能够避免施工时将盾构开挖范围外的排水板拽入开挖区域，有效防止地层失稳事故。在岩土箱钢圈5与底板形成的圆柱区域内黏土层和塑料排水板4层交替布置，将黏土层进行夯实，形成“多层汉堡”结构，便于不同盾构掘进参数下刀具切削塑料排水板4时，对排水板拉拽力测试多组实验对比测试结果。进一步具体的实施方式中，步骤S1中，所述塑料排水板4在所述岩土箱钢圈5内等间距排列、分层布置，平行布置于所述岩土箱钢圈5之间，每层每块所述塑料排水板4设置不同的识别标记。为每层每块排水板设置不同的识别标记，可以染涂不同的颜色，便于盾构刀具切断后恢复原位、观察断口情况。具体的，步骤S2中，通过所述负荷传感器对所述塑料排水板施加100N的预紧力。实施例：参见图1，该测力结构包括：机座1、钢梁2、负荷传感器3、塑料排水板4、岩土箱钢圈5、固定夹具6；岩土箱钢圈5为环形、分层布置，层间通过螺栓连接，与底板形成圆柱区域，用于填充岩土和布置塑料排水板4；塑料排水板4一端为自由端、一端为固定端，自由端与负荷传感器3的一端连接，固定端通过固定夹具6与岩土箱钢圈5固定；负荷传感器3一端与塑料排水板4连接，另外一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，其特征在于，包括：机座、钢梁、负荷传感器、塑料排水板、岩土箱钢圈；所述钢梁固定在所述机座上；所述塑料排水板分布在所述岩土箱钢圈内，所述塑料排水板的一端通过固定夹具与所述岩土箱钢圈固定连接，另一端通过所述负荷传感器与所述钢梁固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，其特征在于，包括：机座、钢梁、负荷传感器、塑料排水板、岩土箱钢圈；所述钢梁固定在所述机座上；所述塑料排水板分布在所述岩土箱钢圈内，所述塑料排水板的一端通过固定夹具与所述岩土箱钢圈固定连接，另一端通过所述负荷传感器与所述钢梁固定连接。2.根据权利要求1所述的用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，其特征在于，所述岩土箱钢圈为环形，且分层布置，层间通过螺栓连接，形成圆柱形区域。3.根据权利要求2所述的用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，其特征在于，所述岩土箱钢圈内，岩土层与所述塑料排水板交替布置。4.根据权利要求2所述的用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，其特征在于，所述塑料排水板在所述岩土箱钢圈内等间距排列、分层布置，平行布置于所述岩土箱钢圈之间。5.根据权利要求4所述的用于测试盾构刀具切削塑料排水板的测力结构，其特征在于，每层每块所述塑料排水板设置不同的识别标记。6.一种用于测试盾构...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凤远，杨延栋，姚燕明，肖广良，钟育刚，杨文，张兵，许华国，李宏波，赵海雷，韩伟锋，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，宁波市轨道交通集团有限公司，中铁隧道局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41