盾构刀盘中切削面材料针对泥浆粘性吸附能力的测试方法技术

本发明专利技术涉及盾构刀盘性能检测方法领域，特别是一种盾构刀盘中切削面材料针对泥浆粘性吸附能力的测试方法。旨在设计一种针对刀盘泥留切削面的检测方法，快速获得切削面的信息，指定最合理的方案。本发明专利技术包括黏土配置，黏土滑动启动角的测量和切削面和黏土间滑动情况的分析。优点在于：节省场地空间，滚动方便，省力，更便于现场管理。更便于现场管理。更便于现场管理。

【技术实现步骤摘要】
盾构刀盘中切削面材料针对泥浆粘性吸附能力的测试方法


[0001]本专利技术涉及盾构刀盘性能检测方法领域，特别是一种盾构刀盘中切削面材料针对泥浆粘性吸附能力的测试方法。

技术介绍

[0002]在盾构掘进作业中，隧道顶部地层主要为粉质黏土、粉细砂、黏土、角砾土、卵石土。隧道穿越地层有：粉质黏土占16%、粉细砂占11%、黏土占8%、角砾土占15%、卵石土占5%、强风化泥岩占25%、中风化泥岩占14%、中等风化含砾泥质砂岩占2%。局部位置还存在岩溶。
[0003]粘土、强~中风化泥岩含有大量粘性矿物，土体附着力强。粘性颗粒具有一定的吸水膨胀和吸附能力，刀具切削下的黏土极易附着于刀盘面板、刀盘开口位置，不易环流出仓，易出现滞排，在仓底形成堆积底仓的情况，附着在刀盘上的粘性土在挤压作用下在刀盘面板形成泥饼，结泥糊死刀盘开口，造成仓内循环不畅，导致掘进功效降低，盾构含粘土、泥岩地层中掘进长度超过2400米，该工程盾构掘进过程中刀盘结泥饼防控是重难点。
[0004]而现阶段中，对刀盘结泥饼数据的分析和预判主要集中在通过对现场工况的模拟，比如已公开的中国专利文件中，申请号为CN201810116195.4的名为一种用于土压平衡盾构刀盘结泥饼模拟的试验装置及方法的专利，通过模拟特定土体中盾构的掘进，调整刀具布置和施工参数，观察泥饼的分布和形态情况，从而为研究泥饼现象产生机理和泥饼预防及处置方法提供依据。又比如申请号为CN 202110140730.1，名为一种用于调控盾构刀盘结泥饼的模拟系统，也是通过对刀盘的模拟，为泥饼预防及处置方法提供依据。
[0005]然而申请人认为，现阶段的技术主要在于模拟刀盘系统，测量刀盘上实时的温度，压力，然后结合样本情况对刀盘进行改进，然而实际操作中都知道，刀盘上切削角，和切削温度，可调节空间其实很低，在大多数时候并不能完全做出合适的调整。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了解决现有技术中切削面容易发生泥浆拥堵，而关于切削面的材质选取缺少检测方法，难以检测的问题。
[0007]本专利技术的具体方案是：包括如下步骤：（1）黏土配制：（a）称取天然黏土或模拟盾构现场成本黏土300g，倒入搅拌桶中；（b）称取Ⅱ级膨润土20g，倒入上述搅拌桶中，并在60
‑
120转/分钟的速度下，经由电机搅拌均匀；（c）用量筒量取自来水100ml，缓慢倒入上述搅拌桶中，再次在60
‑
120转/分钟的速度下搅拌均匀；（5）将配置好的黏土盛入干燥的样品盒中，称取黏土和样品盒的总质量；（2）黏土滑动启动角测试:（a）选取与切削面材质相同的的仿切削面面板作为实验板，实验板的相对于水平面安装倾角首先调整到0
°
，然后将盛有黏土的样品盒放置于钢板面的上部，拉力计的两端一端挂装于样品盒内，另一端挂装于实验板的边缘；（b）通过使实验板实现自转，逐渐调整实验板的旋转倾角，直到样品盒在钢板表面开始转动，记录滑动启
动角，并同时测出拉力计的拉力，通过计算转化为钢板对黏土的摩擦力；（c）使用相同的步骤，使实验板的转轴的的安装倾角分别调整到5
°
和10
°
以模拟刀头倾斜的情况，做重复试验，并记录数据，得出黏土启动角及启动拉力试验数据；（3）数据分析，得出安装倾角对启动角的影响，验证该实验板的材料的泥浆粘性吸附能力。
[0008]还包括步骤（4）调节，所述步骤（4）调节包括当步骤（3）中的结果中，任一安装角下的启动角大于30度时，引入辅助板提升切削面摩擦力，辅助板和切削面间经由内六角螺栓和螺孔相固定，辅助板性能的测试方法如步骤（1）到（3）所示所述步骤2内，自转的转速小于6转/分钟。
[0009]步骤（1）中替换为用量筒量取自来水20ml，形成黏土B，之后测量所述黏土B在样品盒内情况下实验板上的滑动启动角在步骤（1）前增加前置步骤，所述前置步骤包括取现场提取黏土500g。
[0010]还包括步骤（5）疲劳测试，所述步骤（5）包括控制实验板在启动角内双向转动3天以上，之后测量实验板上，样品盒所在区域的表面摩擦度和平面度误差。
[0011]实验板由逐层的材质钢、钼钒合金、65Mn，铬镍合金之二叠装形成。
[0012]有益效果在于：不同于现有技术，首次提出研究泥饼，然后根据泥饼的数据找到最适合当年泥饼的钢片，进一步的钢片相当于在刀头上增加了一层利于泥浆滑动的钢化膜，同时钢化膜本身拥有一套检测平台，得以在不同的工况下实时的调节和更换，大大提高了改变刀头性质的改变空间；具体的，在刀头的前刀面，也就是主工作面上安装的刀片，由于其有着优越的表面摩擦度低的特性，可以大大减少泥浆在主切削面的附着，同时刀片材质不同，可以适合不同要求不同挖掘土层的要求，在保证成本的同时，最大化的避免泥浆在钢片上由于往复跳动导致的堵塞；本专利技术中，通过对切削面和泥浆间的泥浆粘性的研究，得出什么材料，在什么角度交会存在往复的涌流，而往复的涌流就是泥浆通道拥堵的关键，在本专利技术的研究出，得出不同材质的刀片在不同的工作环境下的泥浆粘性的数据，可以判定未来在具体的工作中会不会法中泥浆通道拥堵，如果存在隐患，也能及时提出解决方法，更换刀头切削面的材质，并同时验证解决方法是否合理。
附图说明
[0013]图1是本专利技术中试验安装的初始位置的示意图；图2是模拟盾构刀盘适当转向的示意图；图3是盾构刀盘的示意图；图中各部件名称：1.实验板；2.拉力计；3.样品盒；4.转轴；5.试验台；6切削面。
具体实施方式
[0014]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0015]实施例1
一种盾构刀盘中切削面材料针对泥浆粘性吸附能力的测试方法，包括如下步骤：（1）黏土配制：（a）称取天然黏土或模拟盾构现场成本黏土300g，倒入搅拌桶中；（b）称取Ⅱ级膨润土20g，倒入上述搅拌桶中，并在60
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120转/分钟的速度下，经由电机搅拌均匀；（c）用量筒量取自来水100ml，缓慢倒入上述搅拌桶中，再次在60
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120转/分钟的速度下搅拌均匀；（5）将配置好的黏土盛入干燥的样品盒中，称取黏土和样品盒的总质量；（2）黏土滑动启动角测试:（a）选取与切削面材质相同的的仿切削面面板作为实验板，实验板的相对于水平面安装倾角首先调整到0
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，然后将盛有黏土的样品盒放置于钢板面的上部，拉力计的两端一端挂装于样品盒内，另一端挂装于实验板的边缘；（b）通过使实验板实现自转，逐渐调整实验板的旋转倾角，直到样品盒在钢板表面开始转动，记录滑动启动角，并同时测出拉力计的拉力，通过计算转化为钢板对黏土的摩擦力；（c）使用相同的步骤，使实验板的转轴的的安装倾角分别调整到5
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以模拟刀头倾斜的情况，做重复试验，并记录数据，得出黏土启动角及启动拉力试验数据；（3）数据分析，得出安装倾角对启本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构刀盘中切削面材料针对泥浆粘性吸附能力的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）黏土配制：（a）称取天然黏土或模拟盾构现场成本黏土300g，倒入搅拌桶中；（b）称取Ⅱ级膨润土20g，倒入上述搅拌桶中，并在60
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120转/分钟的速度下，经由电机搅拌均匀；（c）用量筒量取自来水100ml，缓慢倒入上述搅拌桶中，再次在60
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120转/分钟的速度下搅拌均匀；（5）将配置好的黏土盛入干燥的样品盒中，称取黏土和样品盒的总质量；（2）黏土滑动启动角测试:（a）选取与切削面材质相同的的仿切削面面板作为实验板，实验板的相对于水平面安装倾角首先调整到0
°
，然后将盛有黏土的样品盒放置于钢板面的上部，拉力计的两端一端挂装于样品盒内，另一端挂装于实验板的边缘；（b）通过使实验板实现自转，逐渐调整实验板的旋转倾角，直到样品盒在钢板表面开始转动，记录滑动启动角，并同时测出拉力计的拉力，通过计算转化为钢板对黏土的摩擦力；（c）使用相同的步骤，使实验板的转轴的的安装倾角分别调整到5
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以模拟刀头倾斜的情况，做重复试验，并记录数据，得出黏土启动角及启动拉力试验数据；（3）数据分析，得出安装倾角对启动角的影响，验证该实验板的材料的泥浆粘性...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾垂刚，赵海雷，杨振兴，王亚锋，杨新举，李晨阳，吴磊，王利明，韩伟锋，翟乾智，吕乾乾，王发民，孙飞祥，
申请(专利权)人：盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：