防扭转推进活塞装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及盾构试验技术领域，尤其涉及一种防扭转推进活塞装置及使用方法，该防扭转推进活塞装置包括土层料仓、加载机构以及防转机构，加载机构包括推进活塞以及第一驱动件，推进活塞位于土层料仓内且与土层料仓密封滑动配合，第一驱动件安装在反力支撑架上，能够驱动推进活塞沿土层料仓的轴向往复运动；防转机构包括防扭导向柱以及防滚部，防扭导向柱偏心设置于推进活塞与反力支撑架滑动配合，防滚部设置于推进活塞背向反力支撑架的一端，能够与土体插接配合对土体进行限位固定；防转机构能够防止推进活塞或土体在刀盘旋转时随之转动；还涉及一种防扭转推进活塞装置的使用方法，能够配合模拟盾构机模拟盾构机在不同地质环境下的施工。下的施工。下的施工。

【技术实现步骤摘要】
防扭转推进活塞装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及盾构试验
，尤其涉及一种防扭转推进活塞装置及使用方法。

技术介绍

[0002]随着地下空间的建设发展，盾构法施工的质量要求也逐渐提升。盾构掘进是一种动态过程，是“机”与“土”复杂的相互作用，各种土层参数等诸多的不确定因素会直接影响盾构
‑
土相互作用的过程以及力学机理。由于施工环境所限，难以直观观测盾构施工装置，因此常常采用模拟试验的方法来研究盾构掘进机在地下施工隧道时的特性，这无疑是一种科学、有效、节省成本的方法。
[0003]盾构施工模拟试验的关键在于采取一定的手段模拟土层与刀盘之间的相互作用以及刀盘的推进。例如，申请人在先申请的文件中(公开号为CN113240999B)提出一种盾构掘进和土体切削同步渣土改良试验装置，利用力的相互作用原理，设置土层料仓，土层料仓的一端设置有主动活塞，另一端设置刀盘，主动活塞能够在土层料仓内推动土体向刀盘方向移动，刀盘能够转动并切削土体。主动活塞能够模拟盾构掘进施工过程中刀盘与土体之间的相对运动，可以实现盾构掘进与土体切削的真实工况模拟与可视化观测，有利于优化盾构与地质的适应性设计。
[0004]然而，上述试验装置中的主动活塞在大型不均匀荷载及扭矩作用下可能产生扭转，位于土层料仓内的土体在刀盘旋转切削的反作用力下也可能产生扭转，影响最终实验结果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种防扭转推进活塞装置，能够避免活塞以及土体扭转，推进实验的顺利进行。r/>[0006]防扭转推进活塞装置，包括反力支撑架、土层料仓、加载机构以及防转机构，所述土层料仓固定在所述反力支撑架上，设置为两端开口的圆筒状结构；所述加载机构包括推进活塞以及第一驱动件，所述推进活塞位于所述土层料仓内且与所述土层料仓密封滑动配合，所述第一驱动件安装在所述反力支撑架上，能够驱动所述推进活塞沿所述土层料仓的轴向往复运动；所述防转机构包括防扭导向柱以及防滚部，所述防扭导向柱偏心设置于所述推进活塞面向所述反力支撑架的一端且穿出所述反力支撑架与所述反力支撑架滑动配合，所述防滚部设置于所述推进活塞背向所述反力支撑架的一端，能够与土体插接配合对所述土体进行限位固定。
[0007]可选地，所述防滚部设置为条状凸起。
[0008]可选地，所述防滚部与所述推进活塞可拆卸连接，所述推进活塞设置所述防滚部的一端端面上可拆卸连接有气囊。
[0009]可选地，还包括底座，所述底座包括固定撬装架和活动撬装架，所述反力支撑架设置在所述活动撬装架上，所述活动撬装架则滑动设置于所述固定撬装架上。
[0010]可选地，所述反力支撑架与所述活动撬装架转动连接。
[0011]可选地，所述第一驱动件设置有多个且其输出端均匀分布在所述推进活塞上。
[0012]可选地，所述土层料仓与所述反力支撑架可拆卸连接。
[0013]可选地，所述推进活塞的周向设置有容纳唇形密封圈的环形容置槽，所述容置槽连通有注油口。
[0014]可选地，所述推进活塞背向所述反力支撑架的一端还连接有环状的带有弹性的密封环，所述密封环始终与所述土层料仓抵接。
[0015]本专利技术的目的之二在于提供一种防扭转推进活塞装置的使用方法，能够配合模拟盾构机模拟不同地层差异下的盾构施工，所述模拟盾构机包括与所述土层料仓密封转动连接的刀盘，所述防扭转推进活塞装置中的所述防滚部设置为条状凸起且与所述推进活塞可拆卸连接，所述推进活塞设置所述防滚部的一端端面上可拆卸连接有气囊，所述底座包括固定撬装架和活动撬装架，所述反力支撑架设置在所述活动撬装架上，所述活动撬装架则滑动设置于所述固定撬装架上，所述反力支撑架与所述活动撬装架转动连接，利用所述防扭转推进活塞装置的使用方法包括以下步骤：
[0016]根据所要模拟的地层准备试验土体，模拟的地层包括硬岩地层，软土地层以及复合地层中的一种或多种；
[0017]调整所述土层料仓位置和角度，使其远离所述反力支撑架的一端开口朝上，向所述土层料仓内装填所述试验土体后，根据其模拟的地层环境，向所述试验土体施加荷载，建立初步围压，随后卸荷；
[0018]反向翻转并移动使所述土层料仓与所述刀盘连接封闭所述土层料仓的开口，推动所述推进活塞并使所述刀盘旋转。
[0019]可选地，装填的所述试验土体为模拟硬岩的岩块时，先将所述岩块加工为与所述土层料仓径向截面一致的圆柱几何体形，然后成槽使之与所述防滚部相互配合；装填的所述试验土体为模拟软土地层的软土且所述软土不具备自稳性时，在施加载荷建立初步围压并卸荷后，在所述软土远离所述推进活塞一端的端面增添一层粘性土或涂抹一层粘接剂；装填的所述试验土体为模拟复合地层的软土以及岩块且所述软土不具备自稳性时，在施加载荷建立初步围压并卸荷后，在所述软土远离所述推进活塞一端的端面增添一层粘性土或涂抹一层粘接剂。
[0020]可选地，装填的所述试验土体为模拟复合地层的软土以及岩块时，所述推进活塞的上半部分的所述防滚部更换成气囊，并向所述气囊内注气或注液，保证软土和岩块能够被所述推进活塞同步推动。
[0021]本专利技术的有益效果为：本专利技术中利用力的相互作用原理，在土层料仓内设置滑动的防扭转推进活塞来模拟盾构施工过程刀盘的推进，可以直观观察土层料仓内土体情况；同时在推进活塞上增设防扭转机构，防扭转机构包括防扭导向柱和防滚部，防扭导向柱和防滚部能够分别防止推进活塞以及土体在刀盘旋转作用下旋转或翻滚，使得模拟过程更贴近真实工况，利用该防扭转推进活塞装置得到的模拟试验结果能更有效的反应实际施工过程的特性；本专利技术中还包括一种防扭转推进活塞装置的使用方法，该方法能够配合模拟盾构机对不同地层下盾构机的刀盘推进进行模拟，有助于优化盾构与地质的适应性设计。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例中防扭转推进活塞装置立体结构示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例中防扭转推进活塞装置的侧视图；
[0024]图3是本专利技术实施例中防扭转推进活塞装置的前视图；
[0025]图4是本专利技术实施例中防扭转推进活塞装置的后视图。
[0026]图中，1、底座；11、固定撬装架；12、活动撬装架；13、立柱支撑；2、反力支撑架；21、第二加强筋；22、第二法兰；3、土层料仓；31、第一法兰；32、第一加强筋；4、推进活塞；5、第一驱动件；6、防扭导向柱；7、防滚部；8、第二驱动件；9、第三驱动件。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0028]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.防扭转推进活塞装置，其特征在于，包括：反力支撑架(2)；固定在所述反力支撑架(2)上的土层料仓(3)，所述土层料仓(3)设置为轴向两端开口的圆筒状结构；加载机构，包括推进活塞(4)以及第一驱动件(5)，所述推进活塞(4)位于所述土层料仓(3)内且与所述土层料仓(3)密封滑动配合，所述第一驱动件(5)安装在所述反力支撑架(2)上，能够驱动所述推进活塞(4)沿所述土层料仓(3)的轴向往复运动；防转机构，包括防扭导向柱(6)以及防滚部(7)，所述防扭导向柱(6)偏心设置于所述推进活塞(4)上且与所述反力支撑架(2)滑动配合，所述防滚部(7)设置于所述推进活塞(4)背向所述反力支撑架(2)的一端，能够与土体插接配合对所述土体进行限位固定。2.根据权利要求1所述的防扭转推进活塞装置，其特征在于，所述防滚部(7)设置为条状凸起，所述土体上对应设置有凹槽。3.根据权利要求2所述的防扭转推进活塞装置，其特征在于，所述防滚部与所述推进活塞(4)可拆卸连接，所述推进活塞(4)设置所述防滚部(7)的一端端面上可拆卸连接有气囊。4.根据权利要求3所述的防扭转推进活塞装置，其特征在于，还包括底座(1)，所述底座(1)包括固定撬装架(11)和活动撬装架(12)，所述反力支撑架(2)设置在所述活动撬装架(12)上，所述活动撬装架(12)则滑动设置于所述固定撬装架(11)上。5.根据权利要求4所述的防扭转推进活塞装置，其特征在于，所述反力支撑架(2)与所述活动撬装架(12)转动连接。6.根据权利要求1
‑
5中任一所述的防扭转推进活塞装置，其特征在于，所述第一驱动件(5)设置有多个且其输出端均匀分布在所述推进活塞(4)上。7.根据权利要求1
‑
5中任一所述的防扭转推进活塞装置，其特征在于，所述土层料仓(3)与所述反力支撑架(2)可拆卸连接。8.根据权利要求1
‑
5中任一所述的防扭转推进活塞装置，其特征在于，所述推进活塞(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙九春，王海涛，奚晓广，王悦，刘吉春，
申请(专利权)人：腾达建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：