一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置，包括设置在盾构刀盘下方的岩箱，所述岩箱通过周侧支撑柱固定在盾构主机架内，所述岩箱包括底板、设置在所述底板上方的框架本体和在所述底板下方的支撑座；所述框架本体由多层岩箱框架拼接而成；所述岩箱框架包括设置外框架和设置在所述外框架之间的内框架，两个所述外框架之间通过第一对拉螺杆相连接，两个所述内框架之间通过第二对拉螺杆相连接，在所述第一对拉螺杆和第二对拉螺杆之间分别安装有对拉传感器；所述内框架和外框架之间设有游动间隙；在所述底板的底部还均布设置有多个直线导轨和压缩弹簧。本实用新型专利技术实现了对盾构刀具破岩机理实验地层环境模拟，使实验数据更准确和可靠。

A rock box device for rock breaking mechanism experiment of shield cutter

【技术实现步骤摘要】
一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置
本技术涉及盾构施工
，具体涉及一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置。
技术介绍
随着经济建设发展，地下空间开发在城市建设、交通建设、水利建设等行业应用已经越来越广泛。隧道建设是地下开发的最为主要的形式之一，如城市地铁，铁路隧道、引水隧洞等。盾构法施工目前已经成为隧道建设最为重要且最常用的工法，在盾构施工过程中，刀具破岩是盾构施工最为重要的工序，其效率直接影响隧道建设的工期、成本、甚至施工安全。因此有必要在工程建设前期针对工程实际环境，开展盾构刀具破岩实验研究，以指导工程成本预算、现场掘进参数选型等。盾构刀具破岩实验主要是在室内采用盾构刀具，在尽量接近现场施工环境的条件下开展破岩研究。盾构刀具破岩机理实验装备有两方面难点，一是如何模拟现场盾构刀具动作进行破岩，并对相关数据进行采集，二是如何更加真实的模拟地质环境，特别是地层围压，因为不同围压条件下，对刀具破岩效率及破岩力影响较大。现有的盾构刀具破岩机理实验装备不能够模拟地质环境，对于开展盾构刀具破岩实验研究存在局限性。另外，盾构刀具在破岩时的推力较大，对岩箱的底板损伤很大，导致岩箱的使用寿命短，增加实验成本。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置，实现了对盾构刀具破岩机理实验地层环境模拟，使实验数据更准确和有效。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置，包括设置在盾构刀盘下方的岩箱，所述岩箱通过周侧支撑柱固定在盾构主机架内，所述岩箱包括底板、设置在所述底板上方的框架本体和设置在所述底板下方的支撑座；所述框架本体由多层岩箱框架相互拼接而成；所述岩箱框架呈正方形，包括设置在两侧的外框架和设置在两个所述外框架之间的内框架，两个所述外框架之间通过第一对拉螺杆相连接，两个所述内框架之间通过第二对拉螺杆相连接，在所述第一对拉螺杆和第二对拉螺杆之间分别安装有对拉传感器；在所述内框架和外框架连接处呈直角设置，且所述内框架和外框架之间设有游动间隙；在所述底板的底部还均布设置有多个直线导轨，所述直线导轨与设置在所述主机架底面上的滑块相配合；在相邻所述直线导轨之间设置有压缩弹簧。针对上述技术方案，通过周侧支撑柱将岩箱进行固定，将石样放置在框架本体内，通过调节第一对拉螺杆和第二对拉螺杆来实现石样周侧模拟加压，并通过对拉传感器来显示拉力值；通过设置游动间隙为第一对拉螺杆和第二对拉螺杆周侧加载压缩提供空间，从而更好的实现对地层围压的模拟；支撑座确保了破岩过程中岩箱下部支撑的稳定性；直线导轨与滑块相配合滑动，方便岩箱的安装和拆卸，压缩弹簧起到缓冲的作用，在盾构刀盘破岩时会产生极大的向下冲力，压缩弹簧可以有效减少支撑座和滑轨受到的压力，延长支撑座和滑轨的使用寿命。优选的，在所述外框架和内框架的两端分别开设有第一安装孔和第二安装孔，在所述外框架的内侧沿其方向设有贯穿性第三安装孔；所述第一对拉螺杆和第二对拉螺杆分别由两根螺杆组成，所述第一对拉螺杆的两根螺杆分别通过相对设置的第一安装孔，且其外端均通过螺母与所述外框架连接，其内端通过所述对拉传感器连接；所述第二对拉螺杆的两根螺杆的分别通过相对设置的第二安装孔和第三安装孔，其外端均通过螺母与所述外框架连接，其内端通过所述对拉传感器连接。第一对拉螺杆和第二对拉螺杆分为两根螺杆安装和拆卸方便，通过螺母来调节外框架之间和内框架之间的对拉力，实现对岩样周侧模拟加压；两个外框架之间通过第一对拉螺杆连接，第二对拉螺杆穿过两个内框架和相对应的外框架将内、外框架连接在一起。优选的，所述第二安装孔呈长方形，且所述第二安装孔的尺寸大于所述第二对拉螺杆的直径。保证两个外框架在拉紧过程中不受内框架对第一对拉螺杆的影响。优选的，所述游动间隙的距离为20mm。确保第一、第二对拉螺杆有足够的压缩空间。优选的，所述框架本体由五层岩箱框架通过螺栓拼接而成，最底层的所述岩箱框架高150mm，其他层的所述岩箱框架高100mm。岩箱本体分层设置，使岩样在破除过程中可分层拆除，实现岩样多次利用，提高岩样利用率。优选的，所述直线导轨为四条。通过导轨可方便的把岩箱从刀盘下部拉出平台，方便岩箱的维护与岩样拆装和清理。优选的，所述周侧支撑柱为螺杆式支柱。保证了破岩过程中岩箱在周侧方向的稳定性。本技术的有益效果是：本技术通过设置压缩弹簧用来缓冲支撑座和导轨受到的冲击力，延长其使用寿命；通过在外框架和内框架交接处设置游动间隙方便岩箱周侧压力的控制，为岩样提供地层围压模拟，增加模拟数据的有效性。本技术可以实现开展室内刀具破岩实验岩样拆装、维护、破岩过程刚性支撑、地层围压模拟等，使刀具破岩机理实验能够更加贴合盾构施工现场的破岩环境，提高了破岩机理实验数据的可靠性。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的俯视图；图3为A部的局部放大图。图中：1.外框架，2.内框架，3.对拉传感器，4.第二对拉螺杆，5.第一对拉螺杆，6.螺母，7.周侧支撑柱，8.直线导轨，9.支撑座，10.盾构刀盘，11.主机架，12.滑块，13.第三安装孔，14.游动间隙。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。如图1-3所示，一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置，包括设置在盾构刀盘10下方的岩箱，所述岩箱采用螺杆式支柱作为周侧支撑柱7固定在盾构主机架11内，所述岩箱包括底板、设置在所述底板上方的框架本体和设置在所述底板下方的支撑座9。所述框架本体由五层岩箱框架通过螺栓相互拼接而成，其中最底层的所述岩箱框架高150mm，其他层的所述岩箱框架高100mm。所述岩箱框架呈正方形，包括设置在两侧的外框架1和设置在两个所述外框架1之间的两个内框架2，在所述外框架1和内框架2的两端分别开设有第一安装孔和第二安装孔，在所述外框架1的内侧沿其方向设有贯穿性第三安装孔13；两个相对的外框架1通过将第一对拉螺杆5分别通过第一安装孔连接，第二对拉螺杆4通过第二安装孔和第三安装孔13将两个相对的内框架2和相对应的外框架1连接在一起。所述第二安装孔呈长方形，且所述第二安装孔的尺寸大于所述第二对拉螺杆4的直径。具体安装方式为：第一对拉螺杆5和第二对拉螺杆4分别由两根螺杆组成，所述第一对拉螺杆5的两根螺杆分别通过相对设置的第一安装孔，且其外端均通过螺母6与所述外框架1连接，其内端通过所述对拉传感器3连接；所述第二对拉螺杆4的两根螺杆的分别通过相对设置的第二安装孔和第三安装孔13，其外端均通过螺母6与所述外框架1连接，其内端通过所述对拉传感器3连接。在所述内框架2和外框架1连接处呈直角设置，且所述内框架2和外框架1之间设有游动间隙14；游动间隙14的距离为20mm。在所述底板的底部还均布设置有四条直线导轨8，所述直线导轨8与设置在所述主机架11底面上的滑块12相配合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置，包括设置在盾构刀盘下方的岩箱，所述岩箱通过周侧支撑柱固定在盾构主机架内，其特征在于，所述岩箱包括底板、设置在所述底板上方的框架本体和设置在所述底板下方的支撑座；所述框架本体由多层岩箱框架相互拼接而成；所述岩箱框架呈正方形，包括设置在两侧的外框架和设置在两个所述外框架之间的内框架，两个所述外框架之间通过第一对拉螺杆相连接，两个所述内框架之间通过第二对拉螺杆相连接，在所述第一对拉螺杆和第二对拉螺杆之间分别安装有对拉传感器；在所述内框架和外框架连接处呈直角设置，且所述内框架和外框架之间设有游动间隙；/n在所述底板的底部还均布设置有多个直线导轨，所述直线导轨与设置在所述主机架底面上的滑块相配合；在相邻所述直线导轨之间设置有压缩弹簧。/n

【技术特征摘要】
1.一种盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置，包括设置在盾构刀盘下方的岩箱，所述岩箱通过周侧支撑柱固定在盾构主机架内，其特征在于，所述岩箱包括底板、设置在所述底板上方的框架本体和设置在所述底板下方的支撑座；所述框架本体由多层岩箱框架相互拼接而成；所述岩箱框架呈正方形，包括设置在两侧的外框架和设置在两个所述外框架之间的内框架，两个所述外框架之间通过第一对拉螺杆相连接，两个所述内框架之间通过第二对拉螺杆相连接，在所述第一对拉螺杆和第二对拉螺杆之间分别安装有对拉传感器；在所述内框架和外框架连接处呈直角设置，且所述内框架和外框架之间设有游动间隙；
在所述底板的底部还均布设置有多个直线导轨，所述直线导轨与设置在所述主机架底面上的滑块相配合；在相邻所述直线导轨之间设置有压缩弹簧。


2.根据权利要求1所述的盾构刀具破岩机理实验用岩箱装置，其特征在于，在所述外框架和内框架的两端分别开设有第一安装孔和第二安装孔，在所述外框架的内侧沿其方向设有贯穿性第三安装孔；所述第一对拉螺杆和第二对拉螺杆分别由两根螺杆组成，所述第一对拉螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兵，韩伟锋，孙振川，陈桥，王雅文，杨延栋，李凤远，郭璐，赵海雷，张合沛，王凯，翟乾智，陈瑞祥，王利明，
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：新型
国别省市：广东;44