全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法技术

本发明专利技术涉及全断面隧道掘进机技术领域，具体涉及全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法，包括如下步骤：1)预先启动高压水箱，将水射流压力调节到满足于试验需求的压力，等待试验进行；2)通过调节液压支柱的伸出高度，来调节高压水喷嘴装载台与岩石试样平台之间的距离，并将岩石试样固定在岩石试样平台上；3)启动第一液压马达和第二液压马达，且使第一液压马达和第二液压马达的旋向相反。本发明专利技术的有益效果是：通过设置第一旋转台和第二旋转台之间的转向相反，则可以实现高压水喷嘴与岩石试样之间的速度与实际工程中的TBM作业刀盘边缘线速度相匹配，如此便可以进行更准确的模拟效果。确的模拟效果。确的模拟效果。

【技术实现步骤摘要】
全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法


[0001]本专利技术涉及全断面隧道掘进机
，具体涉及全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法。

技术介绍

[0002]目前，为了进一步提高水力
‑
机械联合破岩全断面隧道掘进机(TBM)装置的破岩能力，需要对高压水射流辅助破岩的过程进行进一步模拟试验地研究。目前在实验室中，常规的水力切割试验大多都是采用的线性切割，而且喷嘴的移动速度也比较小，与实际工程中TBM破岩作业相差较大。特别是在实际工程中TBM刀盘边缘线速度很大，通过调研现有实际工程TBM的刀盘直径和数据，计算得出实际工程中的TBM刀盘边缘线速度要远大于在实验室水射流岩石切割试验中喷嘴的移动速度，目前的试验方法很难模拟出在实际工程中的TBM刀盘边缘线速度情况下的高压水射流辅助破岩过程，因此很难从目前的试验方法上准确模拟出水力
‑
机械联合破岩TBM装置中的高压水射流辅助破岩的实际效果。

技术实现思路

[0003]针对问题，本专利技术提供了全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法，包括如下步骤：
[0004]1)预先启动高压水箱，将水射流压力调节到满足于试验需求的压力，等待试验进行；
[0005]2)通过调节液压支柱的伸出高度，来调节高压水喷嘴装载台与岩石试样平台之间的距离，并将岩石试样固定在岩石试样平台上；
[0006]3)启动第一液压马达和第二液压马达，且使第一液压马达和第二液压马达的旋向相反；
[0007]4)打开与高压水箱相连的高压水管道上的阀门，水流通过高压水喷嘴喷出，水射流对岩石试样进行破岩处理；
[0008]5)试验结束后，关闭所有的电源开关，对切割后的岩石试样进行数据测量分析，并分析计算得出在此条件高压水射流辅助破岩的效果。
[0009]作为本专利技术的再进一步技术方案是：所述岩石试样为经过加工的圆形岩石试样。
[0010]作为本专利技术的再进一步技术方案是：在步骤2)中，在岩石试样平台周围安装有用于收集试验废水的拆卸挡板，拆卸挡板通过排水管连接有污水回收箱。
[0011]作为本专利技术的再进一步技术方案是：在喷嘴装载台下侧安装有可移动滑道，高压水喷嘴设置在可移动滑道上，通过调节高压水喷嘴在可移动滑道上的位置来调节高压水喷嘴与所述岩石试样中心轴线的距离。
[0012]作为本专利技术的再进一步技术方案是：所述高压水喷嘴通过螺栓连接的方式设置在可移动滑道上。
[0013]作为本专利技术的再进一步技术方案是：在步骤4)中，高压水喷嘴安装在旋转轴承上，
通过转动旋转轴承的角度来调节水射流的入射角。
[0014]作为本专利技术的再进一步技术方案是：所述高压水喷嘴设置有多个，且均与所述旋转轴承相连接。
[0015]作为本专利技术的再进一步技术方案是：在所述喷嘴装载台内设置有用于防止高压水泄漏的高压水旋转密封装置。
[0016]作为本专利技术的再进一步技术方案是：在所述步骤4)之后，根据试验需求，调节试验所需要的相关参数，包括：高压水喷嘴与岩石试样中心轴线之间的距离、高压水喷嘴与岩石试样之间的靶距、高压水喷嘴入射流的入射角、高压水喷嘴的数量以及高压水喷嘴中水射流的射击速度。
[0017]作为本专利技术的再进一步技术方案是：在步骤4)中，所述高压水喷嘴呈倒置的圆台状，在所述高压水喷嘴中央处开设有喷水通道，喷水通道的截面直径从上到下逐渐减小。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1、通过设置第一旋转台和第二旋转台之间的转向相反，则可以实现高压水喷嘴与岩石试样之间的速度与实际工程中的TBM作业刀盘边缘线速度相匹配，如此便可以进行更准确的模拟效果；
[0020]2、可移动滑道的长度应大于喷嘴装载台的半径，这样便可以使高压水喷头能够完全移动到喷嘴装载台的中间处；在所述可移动滑道上均匀安装有若干第一固定螺孔，高压水喷出装置可通过螺栓来调节在可移动滑道上的位置，从而可以实现相对线速度的调整；
[0021]3、旋转轴承设置的目的在于可以改变高压水喷嘴的角度，高压水喷嘴随着旋转轴承的转动可以实现倾斜角度的调整，便于模拟不同的试验环境；
[0022]4、通过设置不同转速，使得岩石试样与高压水射流喷嘴之间反转产生与实际工程中的TBM作业相匹配的刀盘边缘线速度，研究在此情况下，高压水射流的辅助破岩效果，对提升TBM装备的破岩能力具有一定的指导意义。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其它的附图。
[0024]图1为本专利技术的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术顶部平台的俯视图；
[0026]图3为本专利技术喷嘴装载台的仰视图；
[0027]图4为本专利技术高压水喷出装置的结构示意图；
[0028]图5为本专利技术高压水喷嘴的侧面结构示意图；
[0029]图6为本专利技术高压水旋转密封装置的结构示意图。
[0030]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所述)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0033]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0034]结合图1，在本专利技术的实施例中，全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法，包括如下步骤：
[0035]步骤一：预先启动高压水箱20，将水射流压力调节到满足于试验需求的压力下，等待试验进行；
[0036]步骤二：通过调节本装置的最外侧的液压支柱7，调高高压水喷嘴155与岩石试样平台4之间的距离，将加工好的岩石试样5放置在岩石试样平台4上；
[0037]步骤三：根据试验需求，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法，其特征在于，包括如下步骤：1)预先启动高压水箱，将水射流压力调节到满足于试验需求的压力，等待试验进行；2)通过调节液压支柱的伸出高度，来调节高压水喷嘴装载台与岩石试样平台之间的距离，并将岩石试样固定在岩石试样平台上；3)启动第一液压马达和第二液压马达，且使第一液压马达和第二液压马达的旋向相反；4)打开与高压水箱相连的高压水管道上的阀门，水流通过高压水喷嘴喷出，水射流对岩石试样进行破岩处理；5)试验结束后，关闭所有的电源开关，对切割后的岩石试样进行数据测量分析，并分析计算得出在此条件高压水射流辅助破岩的效果。2.根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法，其特征在于，所述岩石试样为经过加工的圆形岩石试样。3.根据权利要求2所述的全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法，其特征在于，在步骤2)中，在岩石试样平台周围安装有用于收集试验废水的拆卸挡板，拆卸挡板通过排水管连接有污水回收箱。4.根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机中的高压水射流辅助破岩模拟试验方法，其特征在于，在喷嘴装载台下侧安装有可移动滑道，高压水喷嘴设置在可移动滑道上，通过调节高压水喷嘴在可移动滑道上的位置来调节高压水喷嘴与所述岩石试样中心轴线的距离。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，崔健，卢景景，徐福通，高阳，胡明明，肖建成，孟甜甜，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：