一种隧道模型试验全断面开挖装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隧道模型试验全断面开挖装置，包括支架、调速电机、钻杆、托架、刀盘以及多个定向脚轮，所述调速电机设置在所述支架上，所述钻杆的一端与所述调速电机的输出端可拆卸连接、另一端与所述刀盘可拆卸连接，所述托架设置在所述支架的前侧，且所述钻杆搭设在所述托架的顶部，多个所述定向脚轮分别设置在所述支架以及所述托架的底部。本发明专利技术有助于解决既有试验在模拟隧道全断面开挖时往往是利用铲子代替机械，或是用安全气囊逐级卸压模拟开挖，这些试验开挖方法与实际隧道开挖受力形式不符，无法真实模拟地铁隧道施工中的掘进过程，会造成试验测试结果失真的问题。会造成试验测试结果失真的问题。会造成试验测试结果失真的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道模型试验全断面开挖装置


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，具体地说涉及一种隧道模型试验全断面开挖装置。

技术介绍

[0002]随着城市轨道交通大规模发展，地下空间的开发利用从浅部逐渐发展到深部,而城市深埋隧道开挖所处的地质特征不尽相同，影响开挖面稳定性的因素复杂多变。通过现场试验研究软弱地层隧道开挖过程的围岩受力特征和变形规律往往会存在安全隐患且耽误工期。模型试验具有还原度高、测量精度高、可操作性强等优点而被广泛用于研究城市深埋地铁隧道在外部荷载作用下变形的时空演化规律。
[0003]然而，模型试验是按照一定的比例对原型缩小，由于洞口截面尺寸的限制，试验中隧道全断面开挖或盾构掘进过程较难模拟。此外，既有试验在模拟隧道全断面开挖时往往是利用铲子代替机械，或是用安全气囊逐级卸压模拟开挖。这些试验开挖方法与实际隧道开挖受力形式不符，无法真实模拟地铁隧道施工中的掘进过程，会造成试验测试结果失真。因此，为了研究深埋地铁隧道全断面开挖过程中围岩的力学响应，目前急需一种能真实还原隧道全断面开挖的模型试验装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能真实还原隧道全断面开挖的隧道模型试验全断面开挖装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种隧道模型试验全断面开挖装置，包括支架、调速电机、钻杆、托架、刀盘以及多个定向脚轮，所述调速电机设置在所述支架上，所述钻杆的一端与所述调速电机的输出端可拆卸连接、另一端与所述刀盘可拆卸连接，所述托架设置在所述支架的前侧，且所述钻杆搭设在所述托架的顶部，多个所述定向脚轮分别设置在所述支架以及所述托架的底部。
[0006]进一步的，所述刀盘包括底盘以及设置在所述底盘的正面的中心盘以及两个第一调节盘，所述中心盘设置在所述底盘的中心位置处，两个所述第一调节盘对称的位于所述中心盘的两侧，且可分别沿所述底盘的直径方向滑动。
[0007]进一步的，还包括两个对称设置的第一变径组件，所述第一变径组件包括第一螺纹杆、第一蜗轮、第一连接块、两个第一滑块以及两个第一连接杆，所述第一蜗轮设置在所述第一螺纹杆的中心位置处，所述第一螺纹杆的两侧螺纹呈对称设置，两个所述第一滑块对称的螺纹连接在所述第一螺纹杆的两侧，两个所述第一连接杆的一端分别与两个所述第一滑块相铰接、另一端分别铰接在所述第一连接块的两侧；
[0008]所述底盘内开设有安装槽，所述安装槽内转动设置有第一蜗杆，且所述第一蜗杆的一端穿设在所述底盘以及所述中心盘上，所述第一蜗轮与所述第一蜗杆相啮合，所述底盘的正面还开设有供所述第一连接块滑动且穿设的第一滑槽，且所述第一滑槽与所述安装
槽相连通，所述第一连接块与所述第一调节盘相连接。
[0009]进一步的，所述刀盘还包括两个第二调节盘，两个所述第二调节盘分别位于两个所述第一调节盘之间且关于所述中心盘对称，且两个所述第二调节盘可分别沿所述底盘的直径方向滑动。
[0010]进一步的，还包括两个对称设置的第二变径组件，所述第二变径组件包括第二螺纹杆、第二蜗轮、第二连接块、两个第二滑块以及两个第二连接杆，所述第二蜗轮设置在所述第二螺纹杆的中心位置处，所述第二螺纹杆的两侧螺纹呈对称设置，两个所述第二滑块对称的螺纹连接在所述第二螺纹杆的两侧，两个所述第二连接杆的一端分别与两个所述第二滑块相铰接、另一端分别铰接在所述第二连接块的两侧；
[0011]所述安装槽内还转动设置有第二蜗杆，且所述第二蜗杆的一端穿设在所述底盘的背面，所述安装槽内还设置有用于将所述安装槽隔成前后两个安装区间的隔板，且所述第二蜗杆与所述第一蜗杆以所述隔板为对称轴对称设置，所述第二蜗轮与所述第二蜗杆相啮合，所述底盘的正面以及所述隔板上还开设有供所述第二连接块滑动且穿设的第二滑槽，且所述第二滑槽与所述安装槽相连通，所述第二连接块与所述第二调节盘相连接。
[0012]进一步的，所述底盘的背面中心位置处还设置有螺纹套管，所述第二蜗杆的一端位于所述螺纹套管内，且所述螺纹套管与所述钻杆螺纹连接。
[0013]进一步的，所述底盘、所述第一调节盘以及所述第二调节盘上均开设有多个供脱落的岩土体穿过的让位口。
[0014]进一步的，所述支架以及所述托架结构相同，均包括顶板、底板以及设置在所述顶板与所述底板间的升降组件。
[0015]进一步的，所述升降组件包括支撑板、螺纹套筒、丝杆、至少两个第一支撑杆、至少两个第二支撑杆以及至少两个支撑管，所述第一支撑杆与所述支撑管一一对应，所述支撑管以及所述螺纹套筒均位均设置在所述底板上，所述第一支撑杆设置在所述支撑板的下方且可在相应的所述支撑管内滑动，所述丝杆转动穿设在所述支撑板上且与所述螺纹套筒螺纹连接，所述第二支撑杆设置在所述支撑板的上方且与所述顶板相连接。
[0016]所述托架的所述顶板上开设有供所述钻杆搭置的凹槽。
[0017]本专利技术的有益效果体现在：
[0018]本专利技术隧道模型试验全断面开挖装置设置有支架、调速电机、钻杆、托架、刀盘以及多个定向脚轮，模拟试验时，通过调速电机附带的转速调节按钮可以自由调节掘进速度，防止试验中因隧道开挖速度过快而导致大面积塌方，调速电机固定在支架上，可避免掘进过程调速电机晃动，设置托架可拖住钻杆，保持钻进过程中钻杆的稳定，定向脚轮设置在支架以及托架的底部，使得开挖时支架以及托架仅能够朝任一指定方向移动，确保开挖的隧道呈直线型不弯曲，整个试验开挖方法与实际隧道开挖受力形式符合，可真实模拟地铁隧道施工中的掘进过程，提高试验过程的可靠性和试验结果的精确性。
附图说明
[0019]图1是本专利技术隧道模型试验全断面开挖装置结构侧视图；
[0020]图2是图1的A部放大剖视图；
[0021]图3是本专利技术刀盘未变径结构正视图；
[0022]图4是本专利技术刀盘一种变径结构正视图；
[0023]图5是本专利技术刀盘另一种变径结构正视图；
[0024]图6是本专利技术刀盘结构后视剖视图；
[0025]图7是本专利技术刀盘结构正视剖视图；
[0026]图8是本专利技术刀盘第一变径组件与第二变径组件位置结构正视图；
[0027]图9是本专利技术刀盘结构侧视剖视图。
[0028]附图中各部件的标记为：1、支架；101、顶板；1011、凹槽；102、底板；103、升降组件；1031、支撑板；1032、螺纹套筒；1033、丝杆；1034、标尺；1035、第一支撑杆；1036、第二支撑杆；1037、支撑管；1038、U型块；2、调速电机；3、钻杆；4、托架；5、刀盘；501、底盘；5011、安装槽；5012、第一蜗杆；5013、第一滑槽；5014、第二蜗杆；5015、隔板；5016、第二滑槽；5017、让位口；502、中心盘；503、第一调节盘；504、第二调节盘；505、螺纹套管；6、定向脚轮；7、第一变径组件；701、第一螺纹杆；702、第一蜗轮；703、第一连接块；704、第一滑块；705、第一连接杆；8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道模型试验全断面开挖装置，其特征在于，包括支架(1)、调速电机(2)、钻杆(3)、托架(4)、刀盘(5)以及多个定向脚轮(6)，所述调速电机(2)设置在所述支架(1)上，所述钻杆(3)的一端与所述调速电机(2)的输出端可拆卸连接、另一端与所述刀盘(5)可拆卸连接，所述托架(4)设置在所述支架(1)的前侧，且所述钻杆(3)搭设在所述托架(4)的顶部，多个所述定向脚轮(6)分别设置在所述支架(1)以及所述托架(4)的底部。2.根据权利要求1所述的隧道模型试验全断面开挖装置，其特征在于，所述刀盘(5)包括底盘(501)以及设置在所述底盘(501)的正面的中心盘(502)以及两个第一调节盘(503)，所述中心盘(502)设置在所述底盘(501)的中心位置处，两个所述第一调节盘(503)对称的位于所述中心盘(502)的两侧，且可分别沿所述底盘(501)的直径方向滑动。3.根据权利要求2所述的隧道模型试验全断面开挖装置，其特征在于，还包括两个对称设置的第一变径组件(7)，所述第一变径组件(7)包括第一螺纹杆(701)、第一蜗轮(702)、第一连接块(703)、两个第一滑块(704)以及两个第一连接杆(705)，所述第一蜗轮(702)设置在所述第一螺纹杆(701)的中心位置处，所述第一螺纹杆(701)的两侧螺纹呈对称设置，两个所述第一滑块(704)对称的螺纹连接在所述第一螺纹杆(701)的两侧，两个所述第一连接杆(705)的一端分别与两个所述第一滑块(704)相铰接、另一端分别铰接在所述第一连接块(703)的两侧；所述底盘(501)内开设有安装槽(5011)，所述安装槽(5011)内转动设置有第一蜗杆(5012)，且所述第一蜗杆(5012)的一端穿设在所述底盘(501)以及所述中心盘(502)上，所述第一蜗轮(702)与所述第一蜗杆(5012)相啮合，所述底盘(501)的正面还开设有供所述第一连接块(703)滑动且穿设的第一滑槽(5013)，且所述第一滑槽(5013)与所述安装槽(5011)相连通，所述第一连接块(703)与所述第一调节盘(503)相连接。4.根据权利要求3所述的隧道模型试验全断面开挖装置，其特征在于，所述刀盘(5)还包括两个第二调节盘(504)，两个所述第二调节盘(504)分别位于两个所述第一调节盘(503)之间且关于所述中心盘(502)对称，且两个所述第二调节盘(504)可分别沿所述底盘(501)的直径方向滑动。5.根据权利要求4所述的隧道模型试验全断面开挖装置，其特征在于，还包括两个对称设置的第二变径组件(8)，所述第二变径组件(8)包括第二螺纹杆(801)、第二蜗轮(802)、第二连接块(803)、两个第二滑块(804)以及两个第二连接杆(805)，所述第二蜗轮(802)设置在所述第二螺纹杆(80...

【专利技术属性】
技术研发人员：申玉生，邱居涛，赵何霖，朱正超，张熙，周鹏发，黄海峰，骆阳，高登，王耀达，张逸飞，陈孔福，苟安迪，朱鹏霖，易鹏豪，常铭宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：