一種盾構滾刀試驗臺的制作方法
【專利摘要】一種盾構滾刀試驗臺，包括鋼模結構體支承裝置、鋼模結構體、滾刀刀盤、掘進機、拉桿、主頂進裝置、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)；其中，掘進機通過拉桿與鋼模結構體支承裝置水平連接，鋼模結構體安裝固定于鋼模結構體支承裝置上，滾刀刀盤焊接固定于掘進機的前端且與該鋼模結構體相對；主頂進裝置連接于掘進機的后端，液壓系統(tǒng)連接該主頂進裝置并且驅動該主頂進裝置推進掘進機進行水平位移，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集試驗參數(shù)并傳輸至電腦進行分析。本實用新型具有結構簡單、性能全面、適應性強、還原度高和實驗結果精確的優(yōu)點，能夠在水平和豎直方向上模擬滾刀實際破巖過程，對滾刀進行受力測試。
【專利說明】一種盾構滾刀試驗臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種盾構掘進機用試驗設備，具體涉及一種用于在水平方向和豎直方向全方位模擬施工現(xiàn)場巖石盾構過程、檢測滾刀破巖性能的盾構滾刀試驗臺，屬于建筑機械領域。
【背景技術】
[0002]盾構掘進機是實現(xiàn)破巖、出渣、運輸、支護等作業(yè)功能的大型隧道掘進裝備，其具有安全、快速、高效、對環(huán)境破壞小、不受氣候影響等特點，因而廣泛應用于鐵路、水電、公路、地鐵和市政等隧道工程。在盾構掘進機刀具設計與研究的工作中，盾構用滾刀的破巖機理、效率與磨損機理是理論基礎，同時施工現(xiàn)場的實際施工掘進參數(shù)也具有不可或缺的參考意義，因此滾刀試驗裝置的研發(fā)和配置十分重要。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種盾構滾刀試驗臺，在水平方向和豎直方向上全方位模仿滾刀實際破巖過程，在不同破巖速度和貫入度的條件下對試驗中的滾刀進行受力測試，確定滾刀破巖過程中的破巖機理和磨損機理，研究滾刀滾壓速度、貫入度、圍巖特性、刀具尺寸對刀具受力影響的規(guī)律，為刀盤刀具的結構優(yōu)化和提高效率提供依據(jù)，同時通過對現(xiàn)場施工工況的模擬，確定最合理的施工參數(shù)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0005]一種盾構滾刀試驗臺，其包括:鋼模結構體支承裝置、鋼模結構體、滾刀刀盤、掘進機、拉桿、主頂進裝置、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)；所述掘進機通過所述拉桿與所述鋼模結構體支承裝置水平連接，所述鋼模結構體安裝固定于所述鋼模結構體支承裝置上，所述滾刀刀盤焊接固定于所述掘進機的前端且與該鋼模結構體相對；所述主頂進裝置連接于所述掘進機的后端，所述液壓系統(tǒng)連接該主頂進裝置并且驅動該主頂進裝置推進所述掘進機進行水平位移，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集試驗參數(shù)并傳輸至電腦進行分析。
[0006]進一步地，所述的滾刀刀盤包括刀盤結構體、若干滾刀箱和若干滾刀刀具；所述刀盤結構體固定于所述掘進機的前端，所述滾刀箱焊接固定于該刀盤結構體上，所述滾刀刀具 分別安裝于該滾刀箱內(nèi)。
[0007]進一步地，所述的鋼模結構體作為所述滾刀刀具切削的試驗對象，該鋼模結構體包括鋼模、多塊大塊石材、灌漿料和碎石；所述多塊大塊石材為扇形，其拼接成環(huán)形且置于所述鋼模的內(nèi)腔中，各大塊石材的塊體之間的縫隙由所述碎石和所述灌漿料充填，所述多塊大塊石材和碎石的無側限抗壓強度值與項目目標石料的無側限抗壓強度值相同。
[0008]進一步地，所述的多塊大塊石材為由施工現(xiàn)場帶回的扇形大石材，所述碎石為由施工現(xiàn)場帶回的與所述大塊石材材料相同的小塊碎石材料。
[0009]進一步地，所述的滾刀刀具的切削運動方向為水平或豎直。
[0010]本實用新型具有如下優(yōu)點:[0011]1.所述試驗臺可以進行水平方向和豎直方向的全方位切削試驗，試驗結果可靠度聞;
[0012]2.結構合理、簡單，可調整性強；
[0013]3.適用范圍廣泛，鋼模結構體內(nèi)可填充任意類型任意強度的軟土或巖石，切削對象簡單易得；
[0014]4.試驗結果精確度高，可直接使用與施工現(xiàn)場環(huán)境；
[0015]5.試驗快速、可靠，安全系數(shù)極高。
[0016]總之，本實用新型具有結構簡單、性能全面、適應性強、還原度高和實驗結果精確的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型滾刀刀盤的結構示意圖。
[0019]圖3為圖2的A-A剖視圖。
[0020]圖4為本實用新型鋼模結構體的結構示意圖。
[0021]圖5為圖4的B-B剖面圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0023]請參閱圖1，圖示盾構滾刀試驗臺包括鋼模結構體支承裝置1、鋼模結構體2、滾刀刀盤3、掘進機4、拉桿5、主頂進裝置6、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7和液壓系統(tǒng)8。
[0024]所述掘進機4通過所述拉桿5與所述鋼模結構體支承裝置I水平連接。所述鋼模結構體2安裝固定于所述鋼模結構體支承裝置I上，作為所述滾刀刀盤3試驗切削的對象。所述滾刀刀盤3通過焊接固定安裝于所述掘進機4的前端，并且與該鋼模結構體2相對。所述主頂進裝置6連接于所述掘進機4的后端。所述液壓系統(tǒng)8連接該主頂進裝置6，并且驅動該主頂進裝置6進而推進所述掘進機4進行水平位移。所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7采集試驗參數(shù)并傳輸至電腦進行分析。
[0025]請結合參閱圖2和圖3，所述的滾刀刀盤3包括刀盤結構體3.1、若干滾刀箱3.3和若干滾刀刀具3.2。所述刀盤結構體3.1固定于所述掘進機4的前端，于該掘進機4成為一體；所述滾刀箱3.3焊接固定于該刀盤結構體3.1上；各滾刀刀具3.2—一對應地分別安裝于各滾刀箱3.3內(nèi)，其刀刃露出所述滾刀刀盤3的前端，所述的滾刀刀具3.2的切削運動方向為水平或豎直。
[0026]請結合參閱圖4和圖5，所述的鋼模結構體2中填充有石料，作為所述滾刀刀具
3.2切削的試驗對象。該鋼模結構體2包括鋼模2.1、多塊大塊石材2.2、灌漿料2.3和碎石2.4。所述多塊大塊石材2.2為扇形，其拼接成環(huán)形且置于所述鋼模2.1的內(nèi)腔中，各大塊石材2.2的塊體之間的縫隙由所述碎石2.4和所述灌漿料2.3充填，所述多塊大塊石材
2.2和碎石2.4的無側限抗壓強度值與施工項目目標石料的無側限抗壓強度值相同；為了達到這一點，所述多塊大塊石材2.2可以是由施工現(xiàn)場帶回的扇形大石材，所述碎石2.4可以是由施工現(xiàn)場帶回的與所述大塊石材2.2材料相同的小塊碎石材料。[0027]采用本實用新型進行試驗的過程說明如下。
[0028]先在鋼模2.1內(nèi)填入碎石2.4及大塊石材2.2，在石料間隙內(nèi)填充高強度粘合灌漿料2.3。灌漿料2.3按照4kg水/25kg灌漿料的比例進行拌制，每次新拌漿液應做好小樣，供檢測漿料物理性能用。第一次充填灌漿料2.3之前，先在距離砂漿平面18cm處標記好高度線(畫在大塊石材2.2上)，將多余的碎石2.4填置在間隙處，不高于15cm ;然后灌漿至15cm處。待已注入的灌漿料2.3接近初凝時可開始第二次充填；在相鄰大塊石材2.2接縫處抹填快干水泥，防止注漿時灌漿料2.3漏出；在石塊間充填砂漿至與大塊石材2.2上表面相平，直至砂漿完全凝固。待灌漿料2.3灌入7天凝固之后，測量灌漿料2.3材料試塊的強度，待強度達到要求后可開始試驗。
[0029]這里需要說明的是，上述灌漿料2.3的比例以及兩次灌漿高度均可以根據(jù)實際所需進行調整，并不局限于上述值。
[0030]所述刀盤結構體3.1經(jīng)過表面處理，并焊接安裝好4個滾刀箱3.3及滾刀刀具
3.2 ;滾刀刀具3.2按照刀具裝配圖進行安裝，應注意安裝方向正確，螺栓鎖緊。采用行車將滾刀箱3.3吊送至刀盤結構體3.1處，同時刀盤結構體3.1轉動至合適位置進行焊接，滾刀箱3.3焊接采用25mm坡口焊，定位按設計方案實施。
[0031]這里需要說明的是，上述滾刀箱3.3的焊接均可以根據(jù)實際所需進行調整，并不局限于上述值。
[0032]試驗過程分三個工況，正式試驗過程分三個工況進行切削。
[0033]第一個工況，采用貫入度較小、低刀盤轉速、低的推進速度進行切削，從而考察低速切削的推進參數(shù)和破巖效果。
[0034]第二個工況，采用適中的貫入度、較高的刀盤轉速、較高的推進速度進行切削，與一般IOOMPa左右硬巖經(jīng)驗較佳貫入度相同。
[0035]第三個工況，采用較大貫入度、適中的刀盤轉速、適中的推進速度進行切削，考察更大的貫入度的破巖效果。
[0036]需要指出的是，本實用新型完成試驗的同時，將采集監(jiān)測數(shù)據(jù)以作分析，以便進行進一步的刀盤設計、現(xiàn)場施工組織設計或施工參數(shù)調整。監(jiān)測主要內(nèi)容包括:
[0037]I)拌制好的灌漿料強度、比重、凝固時間等物理性質；
[0038]2)灌漿以及推進切削等所需時間；
[0039]3)切削掉落的碎石粒徑；
[0040]4)滾刀貫入深度；
[0041]5)盾構機掘進參數(shù),包括:
[0042]A、總推力；
[0043]B、刀盤轉速；
[0044]C、推進速度；
[0045]D、刀盤扭矩。
【權利要求】
1.一種盾構滾刀試驗臺，其特征在于:所述試驗臺包括:鋼模結構體支承裝置、鋼模結構體、滾刀刀盤、掘進機、拉桿、主頂進裝置、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)；所述掘進機通過所述拉桿與所述鋼模結構體支承裝置水平連接，所述鋼模結構體安裝固定于所述鋼模結構體支承裝置上，所述滾刀刀盤焊接固定于所述掘進機的前端且與該鋼模結構體相對；所述主頂進裝置連接于所述掘進機的后端，所述液壓系統(tǒng)連接該主頂進裝置并且驅動該主頂進裝置推進所述掘進機進行水平位移，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集試驗參數(shù)并傳輸至電腦進行分析。
2.根據(jù)權利要求1所述的盾構滾刀試驗臺，其特征在于:所述的滾刀刀盤包括刀盤結構體、若干滾刀箱和若干滾刀刀具；所述刀盤結構體固定于所述掘進機的前端，所述滾刀箱焊接固定于該刀盤結構體上，所述滾刀刀具一一分別安裝于該滾刀箱內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求2所述的盾構滾刀試驗臺，其特征在于:所述的鋼模結構體作為所述滾刀刀具切削的試驗對象，該鋼模結構體包括鋼模、多塊大塊石材、灌漿料和碎石；所述多塊大塊石材為扇形，其拼接成環(huán)形且置于所述鋼模的內(nèi)腔中，各大塊石材的塊體之間的縫隙由所述碎石和所述灌漿料充填，所述多塊大塊石材和碎石的無側限抗壓強度值與項目目標石料的無側限抗壓強度值相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的盾構滾刀試驗臺，其特征在于:所述的多塊大塊石材為由施工現(xiàn)場帶回的扇形大石材，所述碎石為由施工現(xiàn)場帶回的與所述大塊石材材料相同的小塊碎石材料。
5.根據(jù)權利要求1或3所述的盾構滾刀試驗臺，其特征在于:所述的滾刀刀具的切削運動方向為水平或豎直。
【文檔編號】G01M13/00GK203658036SQ201320870266
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】李慕涵, 李章林, 莊欠偉, 吳兆宇, 朱敏明, 陸曉華, 楊正, 彭世寶, 何曉, 陳實, 徐天明, 李欽 申請人:上海隧道工程股份有限公司, 上海城建（集團）公司, 上海盾構設計試驗研究中心有限公司