一种隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置，包括工作桌面、竖向荷载加载系统和直流电源，工作桌面左端固定有支座，支座铰接有可旋转运动的底部木板，底部木板上设有矩形钢板，矩形钢板上设有左半钢环、右半钢环和定位装置；泥饼组合腔顶部设有圆形钢盘，圆形钢盘上设有中心加载杆，中心加载杆与竖向荷载加载系统配合连接；直流电源正极通过导线与圆形钢盘电连接，直流电源负极与矩形钢板通过导线电连接。本实用新型专利技术在模拟制取的泥饼在正负两钢板电极加载直流电源，实现电流、电压检测，能够进行电渗法试验研究，实现不同的法向压力加载及泥饼下滑时间、下滑位移检测等各种试验目的。移检测等各种试验目的。移检测等各种试验目的。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置


[0001]本技术涉及隧道施工刀盘电渗处理实验领域，尤其涉及一种隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置。

技术介绍

[0002]随着城市高速发展，地下轨道交通建设也飞速发展，盾构隧道施工技术在城市轨道交通建设中的应用也越来越广泛，给地下工程施工带来了极大便利。但在可塑、硬塑状的粘土类地层，粘土质砂土地层，泥岩，泥质粉砂岩，母岩为花岗岩的残积土层，全风化岩层和强风化岩层等地层中盾构隧道掘进时易形成泥饼。泥饼容易粘附在盾构隧道刀盘上，使得盾构隧道刀盘扭矩变小，推力大幅度增大，推进速度降低，螺旋输送器出料少或几乎没有，导致阻塞事故发生。
[0003]电渗法是在土体两端通以直流电，使土体在短时间内完成渗透排水，并逐渐固结的一种地基处理方法。电渗法可以防止粘土地层中盾构隧道施工时泥饼粘附在刀盘上，是一种处理刀盘结泥饼的新方法。将盾构刀盘作为阴极，在土体中插入阳极，施加电压，形成电渗流。在电场作用下，水化阳离子携带水分子向阴极移动，在粘土泥饼和盾构刀盘之间形成水膜，水膜起润滑作用，减少摩擦，从而消除粘土泥饼和刀盘钢板之间的粘聚效应。
[0004]已公知的涉及电渗法处理盾构刀盘结泥饼的文献有：Van Baalen L R,Verhoef P N W,Ngan
‑
Tillard D J M,et al.Applicability of electro
‑
osmosis to reduce clay adherence in a TBM[C]//ISRM International Symposium.International Society for Rock Mechanics,2000；Spagnoli G,Klitzsch N,Fernandez
‑
Steeger T,et al.Application of electro
‑
osmosis to reduce the adhesion of clay during mechanical tunnel driving[J].Environmental&Engineering Geoscience,2011,17(4):417
‑
426.这些文献都采用了倾斜板试验来研究粘土泥饼和钢板界面之间是否会形成水膜及电渗法处理盾构刀盘结泥饼的机制，但是存在很多问题。一方面，Van Baalen等进行倾斜板试验时，粘土泥饼是直接在阴阳两钢电极板之间放粘土进行挤压制取，挤压过程中没有限制土体的侧向变形，由于土样受压时会沿着侧向自由膨胀，导致生成的泥饼的实际厚度会比设计厚度偏小，且无法获得理想的圆柱状泥饼，影响试验数据精度；另一方面，Spagnoli等进行倾斜板试验时，粘土泥饼是先在固结仪中制取，然后再将泥饼取出，放在阴阳两钢电极板之间，进一步施加法向压力将泥饼粘附在两极板上，这样操作会导致从固结仪中取出的泥饼的厚度和形状都发生变化，与设计值不一样，响试验数据精度。目前国内缺乏实际工程中隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置,缺乏对于隧道施工刀盘结泥饼进行电渗法处理的模拟实验研究，这严重阻碍了隧道施工刀盘结泥饼电渗法处理的应用。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种隧道施工刀盘结泥饼
的电渗法处理模拟实验装置，能够对刀盘结泥饼进行试验研究及风险评估，在模拟制取的泥饼在正负两钢板电极加载直流电源，实现电流、电压检测，能够进行电渗法试验研究，实现不同的法向压力加载及泥饼下滑时间、下滑位移检测等各种试验目的。
[0006]本技术的目的通过下述技术方案实现：
[0007]一种隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置，包括工作桌面、竖向荷载加载系统和直流电源，工作桌面左端固定有支座，支座铰接有可旋转运动的底部木板，底部木板上设有矩形钢板，矩形钢板上设有左半钢环、右半钢环和将左半钢环、右半钢环组合定位的定位装置，左半钢环的左泥饼腔与右半钢环的右泥饼腔共同组合成用于放置泥饼的泥饼组合腔；所述泥饼组合腔顶部设有圆形钢盘，圆形钢盘上设有中心加载杆，中心加载杆与竖向荷载加载系统配合连接；所述直流电源正极通过导线与圆形钢盘电连接，直流电源负极与矩形钢板通过导线电连接，直流电源正极与圆形钢盘之间设有开关，直流电源负极与矩形钢板之间设有电流表和电压表。
[0008]为了更好地实现本技术，所述定位装置包括左竖向挡板、左可调推杆、左定位件、右竖向挡板、右可调推杆和右定位件，所述底部木板左侧可拆卸式连接有左竖向挡板，底部木板右侧可拆卸式连接有右竖向挡板，所述左半钢环左侧固定有左可调推杆，左竖向挡板中心开有与左可调推杆相配合的左推杆孔，左可调推杆左端穿过左竖向挡板的左推杆孔，左竖向挡板上设有用于定位左可调推杆左端的左定位件；所述右半钢环右侧固定有右可调推杆，右竖向挡板中心开有与右可调推杆相配合的右推杆孔，右可调推杆右端穿过右竖向挡板的右推杆孔，右竖向挡板上设有用于定位右可调推杆右端的右定位件。
[0009]进一步的技术方案是：所述竖向荷载加载系统包括加压框架，加压框架顶部与中心加载杆连接，加压框架底部连接有荷载系统。
[0010]更进一步的技术方案是：所述加压框架包括相互上下平行的加压框架横梁、横杆，加压框架横梁、横杆之间连接有加载竖杆A、加载竖杆B，加压框架横梁与所述中心加载杆连接固定；所述荷载系统包括杠杆、砝码和平衡砝码，杠杆与横杆活动铰接，所述砝码、平衡砝码分别连接设于杠杆两端。
[0011]再进一步的技术方案是：所述右竖向挡板顶部连接有连接杆，连接杆端部安装有百分表位移计，百分表位移计的探测指针与加压框架横梁顶部接触。
[0012]优选地，所述底部木板左端设有若干个铰接接头，底部木板通过铰接接头铰接安装于支座上。
[0013]优选地，所述底部木板上设有用于探测泥饼下滑位移的位移传感器。
[0014]优选地，本技术还包括支撑柱，支撑柱顶面为楔形斜面；所述工作桌面底部设有若干个桌腿。
[0015]本技术较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0016]本技术能够对刀盘结泥饼进行试验研究，在模拟制取的泥饼在正负两钢板电极加载直流电源，实现电流、电压检测，能够进行电渗法试验研究，实现不同的法向压力加载及泥饼下滑时间、下滑位移检测等各种试验目的。
附图说明
[0017]图1为本技术的立体结构示意图；
[0018]图2为图1右视方向视觉下的结构示意图；
[0019]图3为图1俯视方向视觉下的结构示意图；
[0020]图4为图1拆卸竖向荷载加载系统、分开左右半钢环后的局部结构示意图；
[0021]图5为实施例中用于泥饼下滑过程电渗实验的示意图。
[0022]其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
[0023]1‑
左半钢环，2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置，其特征在于：包括工作桌面（10）、竖向荷载加载系统和直流电源（27），工作桌面（10）左端固定有支座（21），支座（21）铰接有可旋转运动的底部木板（9），底部木板（9）上设有矩形钢板（23），矩形钢板（23）上设有左半钢环（1）、右半钢环（2）和将左半钢环（1）、右半钢环（2）组合定位的定位装置，左半钢环（1）的左泥饼腔与右半钢环（2）的右泥饼腔共同组合成用于放置泥饼（24）的泥饼组合腔；所述泥饼组合腔顶部设有圆形钢盘（3），圆形钢盘（3）上设有中心加载杆（19），中心加载杆（19）与竖向荷载加载系统配合连接；所述直流电源（27）正极通过导线与圆形钢盘（3）电连接，直流电源（27）负极与矩形钢板（23）通过导线电连接，直流电源（27）正极与圆形钢盘（3）之间设有开关（30），直流电源（27）负极与矩形钢板（23）之间设有电流表（28）和电压表（29）。2.按照权利要求1所述的一种隧道施工刀盘结泥饼的电渗法处理模拟实验装置，其特征在于：所述定位装置包括左竖向挡板（4）、左可调推杆（8）、左定位件（31）、右竖向挡板（5）、右可调推杆（22）和右定位件（32），所述底部木板（9）左侧可拆卸式连接有左竖向挡板（4），底部木板（9）右侧可拆卸式连接有右竖向挡板（5），所述左半钢环（1）左侧固定有左可调推杆（8），左竖向挡板（4）中心开有与左可调推杆（8）相配合的左推杆孔，左可调推杆（8）左端穿过左竖向挡板（4）的左推杆孔，左竖向挡板（4）上设有用于定位左可调推杆（8）左端的左定位件（31）；所述右半钢环（2）右侧固定有右可调推杆（22），右竖向挡板（5）中心开有与右可调推杆（22）相配合的右推杆孔，右可调推杆（22）右端穿过右竖向挡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，王刚，李晓伟，张涛，赵卿政，
申请(专利权)人：中铁发展投资有限公司，
类型：新型
国别省市：