本實(shí)用新型涉及巖土工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種合理評(píng)價(jià)巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

TBM(Tunnel Boring Machine)即隧道掘進(jìn)機(jī)，是利用回轉(zhuǎn)刀具開挖，同時(shí)破碎洞內(nèi)圍巖及掘進(jìn)，形成整個(gè)隧道斷面的一種新型、先進(jìn)的隧道施工機(jī)。目前，隨著我國(guó)水資源調(diào)配與高效率用項(xiàng)目的日益增多，引水隧洞的施工逐漸由TBM施工法代替了常規(guī)的鉆爆法，但是在目前的TBM施工中，TBM掘進(jìn)施工參數(shù)的確定以及刀盤的設(shè)計(jì)參數(shù)，這些重要的施工參數(shù)的設(shè)計(jì)主要是基于巖體力學(xué)特性、巖體結(jié)構(gòu)以及地應(yīng)力等方面進(jìn)行綜合確定的。但是巖體結(jié)構(gòu)主要反映巖體中巖塊組合方式，巖體強(qiáng)度單軸抗壓、抗拉強(qiáng)度參數(shù)主要反映的是巖石塊體的強(qiáng)度，間接反映了礦物之間結(jié)合的強(qiáng)度，與礦物本身的關(guān)系并不大。但是在實(shí)際的TBM施工中，TBM掘進(jìn)施工的參數(shù)以及刀盤的磨損等除了與巖體力學(xué)特性、巖體結(jié)構(gòu)以及地應(yīng)力幾個(gè)方面的因素有關(guān)之外，還與巖石中的組成礦物有很大的關(guān)系，如巖體中石英含量的多少，可能會(huì)在很大程度上要影響到TBM掘進(jìn)設(shè)備中的刀盤設(shè)計(jì)參數(shù)、施工推進(jìn)壓力、刀盤扭矩等等。

但是目前還沒有一種試驗(yàn)方法能夠比較客觀的評(píng)價(jià)一種巖石的TBM施工的可鉆性，只能通過巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石抗拉強(qiáng)度等簡(jiǎn)單的試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)巖體的TBM施工方法的適應(yīng)程度。因此，亟待研制開發(fā)一種新的巖體可鉆性，也就是巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種合理評(píng)價(jià)巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)設(shè)備，其操作簡(jiǎn)單，可以綜合地評(píng)價(jià)某一類巖石的可鉆性，為實(shí)際工程中的TBM施工參數(shù)的確定以及刀盤的設(shè)計(jì)提供重要的基礎(chǔ)與依據(jù)，保證引調(diào)水工程中的隧洞施工的可靠性與安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：

一種合理評(píng)價(jià)巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)設(shè)備，它包括底座，該底座上設(shè)有研磨承臺(tái)，該研磨承臺(tái)側(cè)方設(shè)有立柱，該立柱頂部設(shè)有機(jī)體；該機(jī)體側(cè)面設(shè)有電機(jī)，該機(jī)體頂部設(shè)有與該電機(jī)連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；該機(jī)體位于該研磨承臺(tái)上方的一端穿設(shè)有豎向的鉆桿，該鉆桿能在該機(jī)體內(nèi)上下移動(dòng)；該鉆桿底端設(shè)有鉆頭夾具，該鉆頭夾具固定設(shè)有研磨鉆具；該鉆桿頂部與該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，能在該電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；該機(jī)體上方架設(shè)有下壓架，該下壓架設(shè)有壓力桿，該壓力桿能對(duì)下方的鉆桿施加固定的向下壓力。

進(jìn)一步的，所述鉆頭夾具側(cè)面設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，與所述機(jī)體側(cè)面的轉(zhuǎn)速表連接；所述壓力桿底部設(shè)有壓力傳感器，與所述機(jī)體側(cè)面的壓力表連接。

進(jìn)一步的，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為皮帶和皮帶輪。

進(jìn)一步的，所述機(jī)體套設(shè)在所述立柱上，并能沿所述立柱上下移動(dòng)，并通過定位裝置固定位置。

進(jìn)一步的，所述研磨承臺(tái)上表面設(shè)有卡具。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型合理評(píng)價(jià)巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)設(shè)備及方法，其操作簡(jiǎn)單，可以綜合地評(píng)價(jià)某一類巖石的可鉆性，為實(shí)際工程中的TBM施工參數(shù)的確定以及刀盤的設(shè)計(jì)提供重要的基礎(chǔ)與依據(jù)，保證引調(diào)水工程中的隧洞施工的可靠性與安全性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型合理評(píng)價(jià)巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下配合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說明，然而并非用以限制本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種合理評(píng)價(jià)巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)設(shè)備，它包括底座1，該底座1上設(shè)有研磨承臺(tái)2，在進(jìn)行巖石研磨性測(cè)試時(shí)，利用研磨承臺(tái)2上的卡具，將待測(cè)巖體3緊緊固定在研磨承臺(tái)上。該研磨承臺(tái)2側(cè)方設(shè)有立柱4，該立柱4頂部設(shè)有機(jī)體5。整個(gè)設(shè)備的鉆進(jìn)動(dòng)力來自于電機(jī)6，設(shè)于該機(jī)體5側(cè)面，該機(jī)體5頂部設(shè)有與該電機(jī)6連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7。該機(jī)體5位于該研磨承臺(tái)2上方的一端穿設(shè)有豎向的鉆桿8，該鉆桿8能在該機(jī)體5內(nèi)上下移動(dòng)。該鉆桿8底端設(shè)有鉆頭夾具9，該鉆頭夾具9固定設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的研磨鉆具。該鉆桿8頂部與該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7(例如皮帶和皮帶輪)連接，能在該電機(jī)6帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)體5上方架設(shè)有下壓架10，該下壓架10設(shè)有壓力桿11，該壓力桿11能對(duì)下方的鉆桿8施加固定的向下壓力，以設(shè)置鉆具的研磨壓力。該鉆頭夾具9側(cè)面設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器12，與該機(jī)體5側(cè)面的轉(zhuǎn)速表13連接。鉆頭夾具9轉(zhuǎn)速利用轉(zhuǎn)速傳感器12進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)，并將轉(zhuǎn)速值顯示在轉(zhuǎn)速表13上。該壓力桿11底部設(shè)有壓力傳感器14，與該機(jī)體5側(cè)面的壓力表15連接。研磨鉆具的研磨壓力通過壓力傳感器14進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且研磨壓力監(jiān)測(cè)值顯示在壓力表15上。

優(yōu)選的，該機(jī)體5套設(shè)在該立柱4上，并能沿該立柱4上下移動(dòng)，并通過定位裝置固定位置。

本實(shí)用新型還提供一種利用上述試驗(yàn)設(shè)備合理評(píng)價(jià)巖體TBM施工適宜性的試驗(yàn)方法。在進(jìn)行巖石TBM施工適應(yīng)性的研磨試驗(yàn)時(shí)，設(shè)置一定的研磨壓力(P，單位為kN)以及一定的研磨鉆具轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/秒)，用一定的時(shí)間內(nèi)巖石研磨深度(H，單位為mm)來評(píng)價(jià)該巖石的TBM施工的適應(yīng)性，并對(duì)TBM施工中刀具布置、刀具材料以及刀具刃角的設(shè)計(jì)提供重要的參考資料。具體來說，該方法包括下列步驟：

將待測(cè)巖體3固定在研磨承臺(tái)2的卡具中，使待測(cè)巖體3不能移動(dòng)；

設(shè)置固定的壓力桿11的向下壓力及鉆頭夾具9的轉(zhuǎn)速，開啟電機(jī)6；

通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)鉆桿8轉(zhuǎn)動(dòng)并通過研磨鉆具向下研磨待測(cè)巖體3；

研磨固定時(shí)間后，測(cè)量研磨深度。

優(yōu)選的，在開啟電機(jī)前，調(diào)節(jié)機(jī)體5在立柱4上的豎直高度，并通過定位裝置固定位置，使該研磨鉆具的下表面與該待測(cè)巖體3的上表面剛接觸。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)利用本實(shí)用新型設(shè)備進(jìn)行不同巖石的研磨試驗(yàn)，與巖石的礦物成分、硬度、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量等物理力學(xué)特征參數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，從而能建立不同巖石的研磨可鉆性的分類系統(tǒng)；

(2)利用收集到的國(guó)內(nèi)外TBM施工中刀盤設(shè)計(jì)參數(shù)，并且與實(shí)際測(cè)試得到的研磨可鉆性分類系統(tǒng)進(jìn)行類比分析，可以提出實(shí)際工程中TBM施工的相關(guān)建議，為工程服務(wù)；

(3)本實(shí)用新型利用較為簡(jiǎn)單的設(shè)備以及試驗(yàn)方法，進(jìn)行巖體TBM施工適應(yīng)性的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果可以為工程設(shè)計(jì)提供重要的參考與技術(shù)支撐資料；

(4)本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，測(cè)試可重復(fù)性較強(qiáng)，可以合理地反應(yīng)巖石的研磨鉆進(jìn)特性。

需要指出的是，上述實(shí)施方式僅僅是可能的實(shí)施例，是為了清楚地理解本實(shí)用新型的原理而提出的?？梢栽诓槐畴x本實(shí)用新型原理和范圍的情況下對(duì)上述本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行許多變化和修改。所有這些修改和變化都包括在本實(shí)用新型揭示的范圍中，并且受到所附權(quán)利要求的保護(hù)。