一种模拟盾构机隧道施工的试验装置

技术领域

本发明涉及隧道施工试验装置技术领域，尤其涉及一种模拟盾构机隧道施工的试验装置。

背景技术

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。

在利用盾构机施工的过程中往往需要进行大量的数据勘测，除了掘进地段之外还有很多盾构机本身的施工参数，而这个工作量相当大，故需要试验模型来减轻前期勘测的工作量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种模拟盾构机隧道施工的试验装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种模拟盾构机隧道施工的试验装置，包括试验箱和槽板，所述槽板固定连接于试验箱的一侧底端，所述试验箱的顶端转动连接有箱盖，所述箱盖的顶端内壁固定连接有电动推杆，所述电动推杆的活塞杆一端固定连接有压板，所述槽板的顶端开设有凹槽，且槽板在凹槽远离试验箱的一侧固定连接有第一电动机，所述第一电动机输出轴的一端固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的一端与槽板的内壁转动连接，且螺纹杆的外部套设有活动板，所述活动板的底端开设有螺纹通孔，且螺纹通孔与螺纹杆相适配，活动板靠近试验箱的一侧固定连接有盾构机模型，所述盾构机模型处于槽板的顶端，所述试验箱靠近盾构机模型的一侧底端开设有圆形开口，且盾构机模型在圆形开口处滑动连接有挡板。

进一步的，所述盾构机模型靠近试验箱的一侧开设有开口，且盾构机模型的顶端内壁在开口的一侧处固定连接有机壳，所述机壳的顶端内壁固定连接有第二电动机，所述第二电动机的输出轴一端通过键连接有第一锥齿轮，机壳的两侧内壁之间在第一锥齿轮的下方处转动连接有有第一转动杆，所述第一转动杆的一端外部通过键连接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合。

进一步的，所述第一转动杆的中部外侧通过键连接有第一齿轮，所述机壳的两侧内壁之间在第一齿轮的下方处转动连接有有第二转动杆，所述第二转动杆的中部外侧通过键连接有第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合。

进一步的，所述机壳靠近开口的一侧在第一转动杆处开设有第一圆形通孔，且第一转动杆在第一圆形通孔处延伸至机壳的外部，所述第一转动杆处于外部的一端固定连接有挖掘叶片。

进一步的，所述机壳远离开口的一侧在第二转动杆处开设有第二圆形通孔，所述第二转动杆在第二圆形通孔处延伸至机壳的外部，且第二转动杆处于机壳外部的一端固定连接有螺旋杆，所述螺旋杆的一端套设有螺旋杆，所述螺旋杆的顶端与盾构机模型的顶端内壁之间固定连接有连接杆。

进一步的，所述箱盖的顶端一侧固定连接有固定桩，所述固定桩的桩体上套设有拉环。

进一步的，所述盾构机模型的顶端内壁固定连接有水箱，所述水箱的内部设有微型水泵，所述机壳的一侧固定连接有若干喷头，所述喷头与微型水泵之间固定连接有水管。

本发明的有益效果为：

1、通过设置电动推杆，可以让通过其活塞杆带动压板对放置于试验箱中的土壤进行压迫，从而可以将土壤压实，同时也可以适用于不同地段中不同的土壤环境进行土地模拟，同时在利用盾构机模型进行隧道施工模拟时可以在土壤表面和内部设置多个位置和压力传感器，便于侧视施工参数。

2、通过设置盾构机模型，可以通过螺纹杆的转动使得活动板移动，从而推动盾构机模型运动，在其运动时第二电动机可以同时带动挖掘叶片和螺旋杆，从而方便盾构机模型在土中的前进和土被挖进盾构机模型后的输送。

3、通过设置水箱和喷头，可以在盾构机模型在途中挖掘土壤前进的过程中向土壤喷水，一方面可以使得土壤的挖掘更为简单，延长了挖掘叶片的使用寿命，另一方面可让被挖下的土壤的运输更为方便。

附图说明

图1为实施例1中提出的一种模拟盾构机隧道施工的试验装置的剖视图；

图2为实施例1中提出的一种模拟盾构机隧道施工的试验装置的盾构机模型的剖视图；

图3为实施例1中提出的一种模拟盾构机隧道施工的试验装置的挖掘叶片的主视图；

图4为实施例2中提出的一种模拟盾构机隧道施工的试验装置的剖视图。

图中：试验箱1、挡板2、槽板3、螺纹杆4、盾构机模型5、活动板6、第一电动机7、固定桩8、拉环9、箱盖10、电动推杆11、压板12、机壳13、第二电动机14、挖掘叶片15、第一锥齿轮16、第一齿轮17、第一转动杆18、第二锥齿轮19、第二转动杆20、第二齿轮21、螺旋杆22、固定套23、连接杆24、水箱25、喷头26。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

参照图1-3，一种模拟盾构机隧道施工的试验装置，包括试验箱1和槽板3，其特征在于，所述槽板3固定连接于试验箱1的一侧底端，所述试验箱1的顶端转动连接有箱盖10，所述箱盖10的顶端内壁固定连接有DT500型电动推杆11，所述电动推杆11的活塞杆一端固定连接有压板12，所述槽板3的顶端开设有凹槽，且槽板3在凹槽远离试验箱1的一侧固定连接有XD-17GA130型第一电动机7，所述第一电动机7输出轴的一端固定连接有螺纹杆4，所述螺纹杆4的一端与槽板3的内壁转动连接，且螺纹杆4的外部套设有活动板6，所述活动板6的底端开设有螺纹通孔，且螺纹通孔与螺纹杆4相适配，活动板6靠近试验箱1的一侧固定连接有盾构机模型5，所述盾构机模型5处于槽板3的顶端，所述试验箱1靠近盾构机模型5的一侧底端开设有圆形开口，且盾构机模型5在圆形开口处滑动连接有挡板2。

所述盾构机模型5靠近试验箱1的一侧开设有开口，且盾构机模型5的顶端内壁在开口的一侧处固定连接有机壳13，所述机壳13的顶端内壁固定连接有第二电动机14，所述第二电动机14的输出轴一端通过键连接有第一锥齿轮16，机壳13的两侧内壁之间在第一锥齿轮16的下方处转动连接有有第一转动杆18，所述第一转动杆18的一端外部通过键连接有第二锥齿轮19，所述第二锥齿轮19与第一锥齿轮16啮合。所述第一转动杆18的中部外侧通过键连接有第一齿轮17，所述机壳13的两侧内壁之间在第一齿轮17的下方处转动连接有有第二转动杆20，所述第二转动杆20的中部外侧通过键连接有第二齿轮21，所述第二齿轮21与第一齿轮17啮合。所述机壳13靠近开口的一侧在第一转动杆18处开设有第一圆形通孔，且第一转动杆18在第一圆形通孔处延伸至机壳13的外部，所述第一转动杆18处于13外部的一端固定连接有挖掘叶片15。所述机壳13远离开口的一侧在第二转动杆20处开设有第二圆形通孔，所述第二转动杆20在第二圆形通孔处延伸至机壳13的外部，且第二转动杆20处于机壳13外部的一端固定连接有螺旋杆22，所述螺旋杆22的一端套设有螺旋杆23，所述螺旋杆23的顶端与盾构机模型5的顶端内壁之间固定连接有连接杆24。所述箱盖10的顶端一侧固定连接有固定桩8，所述固定桩8的桩体上套设有拉环9

工作原理：在进行隧道施工试验时，先根据目标地段的土壤环境按比例在试验箱1中将土层还原，然后给电动推杆11外接电源，并将其启动，电动推杆11推动压板12下降对土壤进行挤压，此时需要根据实际土壤紧实程度来控制电动推杆11的关闭，土壤布置完成后即可向上滑动挡板2，使得圆形开口被打开，此时给第一电动机7和第二电动机14外接电源，并将二者启动，此时第一电动机7带动螺纹杆4转动，螺纹杆4的转动使得活动板6移动，活动板6即可推动盾构机模型5前进，此时盾构机模型5即可从圆形开口处进入试验箱1中，开始进行隧道施工试验，此过程中第二电动机14通过第一锥齿轮16带动第二锥齿轮19转动，第二锥齿轮19通过第一转动杆18带动挖掘叶片15转动，当挖掘叶片15与土壤接触时即可开始对土壤进行挖掘，同时第一转动杆18转动还会带动第一齿轮17转动，第一齿轮17通过第二齿轮21带动第二转动杆20转动，第二转动杆20即可带动螺旋杆22转动，使得挖下的土壤可以被输送至模型5的内部。

实施例2

参照图4，一种模拟盾构机隧道施工的试验装置，本实施例相较于实施例1，为了使土壤的挖掘和输送更轻松，所述盾构机模型5的顶端内壁固定连接有水箱25，所述水箱25的内部设有JT-800S型微型水泵，所述机壳13的一侧固定连接有若干喷头26，所述喷头26与微型水泵之间固定连接有水管。

工作原理：在进行隧道施工试验时，先根据目标地段的土壤环境按比例在试验箱1中将土层还原，然后给电动推杆11外接电源，并将其启动，电动推杆11推动压板12下降对土壤进行挤压，此时需要根据实际土壤紧实程度来控制电动推杆11的关闭，土壤布置完成后即可向上滑动挡板2，使得圆形开口被打开，此时给第一电动机7和第二电动机14以及微型水泵外接电源，并将三者启动，此时第一电动机7带动螺纹杆4转动，螺纹杆4的转动使得活动板6移动，活动板6即可推动盾构机模型5前进，此时盾构机模型5即可从圆形开口处进入试验箱1中，开始进行隧道施工试验，此过程中第二电动机14通过第一锥齿轮16带动第二锥齿轮19转动，第二锥齿轮19通过第一转动杆18带动挖掘叶片15转动，当挖掘叶片15与土壤接触时即可开始对土壤进行挖掘，挖掘过程中微型水泵将水箱25中的水输送至喷头26处，并通过喷头26喷出，水流作用于土壤即可使得土壤的挖掘更轻松，另外第一转动杆18转动还会带动第一齿轮17转动，第一齿轮17通过第二齿轮21带动第二转动杆20转动，第二转动杆20即可带动螺旋杆22转动，使得挖下的土壤可以被输送至模型5的内部。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。