專利名稱：模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的試驗容器，特別是一種模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱。
背景技術(shù)：
采用盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行盾構(gòu)法施工可適用于各類軟土地層及硬巖地層，自1875年布魯諾(Brunel)制造第一臺盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)到現(xiàn)在，世界各國制造了數(shù)以千計的各種類型、各種直徑的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。近二十年來，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在各種隧道工程中發(fā)展應(yīng)用更是日新月異，各種類型的新型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，如泥水平衡、土壓平衡、TBM、混合型、雙圓、三圓、矩型、異型等盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在工程建設(shè)中應(yīng)運(yùn)而生。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是在地下工作的一種掘進(jìn)、支護(hù)與成洞的機(jī)械設(shè)備，其設(shè)備可靠性相當(dāng)重要，關(guān)系到隧道建設(shè)的成敗、隧道沿線的環(huán)境影響與建設(shè)成本。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，兩項日本專利特開平8-2-297，名稱為盾構(gòu)推進(jìn)模型試驗方法及其試驗裝置；特開2002-365170，名稱為盾構(gòu)掘削機(jī)模型試驗方法及其試驗裝置，都采用了1/n倍的縮尺模型土體的試驗土箱或土槽，再把這種較小的試驗土箱或土槽放在一個離心力加載裝置上，使模擬土體處于一個比重力加速度大n倍的離心重力加速度場中，利用力學(xué)相似原理來模擬一定深度的土層。這種模擬土體裝置，雖然試驗土箱或土槽尺寸較小，但整個加載裝置的外形尺寸較大，整套裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱。使其根據(jù)需要進(jìn)行組合外形尺寸和長度，設(shè)置成臥式或豎式，結(jié)構(gòu)更簡單，使盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在應(yīng)用之前能夠得到可靠性的確認(rèn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括后封頭、移動箱體、固定箱體、前封頭、密封橡膠環(huán)板、壓板、充水橡膠囊袋、平臺欄桿，其連接方式為移動箱體設(shè)置于后封頭的右方固定，固定箱體設(shè)置于移動箱體的右方固定，前封頭設(shè)置于固定箱體的右方固定，前封頭端部有圓形開口，密封橡膠環(huán)板設(shè)置于前封頭的右方固定，壓板再設(shè)置于密封橡膠環(huán)板的右方固定，充水橡膠囊袋位于移動箱體和固定箱體的四周，平臺欄桿設(shè)置于固定箱體與移動箱體的上方固定。
后封頭包括橢圓封頭、法蘭，法蘭位于橢圓封頭的右方，通過電焊聯(lián)接。橢圓封頭的結(jié)構(gòu)特征為橢圓封頭內(nèi)部有組合筋板，組合筋板上十字形分布6個土壓力計與4個孔隙水壓力計，橢圓封頭的上下方分別布置二個引出線接管與1個排氣管和1個排水管。后封頭使土箱右端封閉，排出土箱內(nèi)不需要的氣體與水。
移動箱體包括第一開口圓筒體、帶法蘭的接管、密封箱蓋、兩個第一大法蘭、支座，帶法蘭的接管位于第一開口圓筒體的上方，密封箱蓋位于帶法蘭的接管上方，兩個第一大法蘭位于第一開口圓筒體的左右兩側(cè)，支座位于第一開口圓筒體的下方，第一開口圓筒體內(nèi)部開口下方有6條組合筋板，，每條組合筋板上分布2個土壓力計，其中一側(cè)的兩條組合筋板上還分布2個孔隙水壓力計，第一開口圓筒體的外周還分布充水橡膠囊袋的進(jìn)出水管接管；第一開口圓筒體的下部中間有2個引出線接管。移動箱體盛放土體，并通過對箱體內(nèi)部設(shè)置的橡膠囊袋充水加壓對土體進(jìn)行施壓，來模擬一定深度的土體。
固定箱體包括第二開口圓筒體、帶法蘭的接管、密封箱蓋、一個第二大法蘭、支座，其連接方式為帶法蘭的接管位于第二開口圓筒體的上方，密封箱蓋位于帶法蘭的接管上方，一個第二大法蘭位于第二開口圓筒體的左側(cè)，支座位于第二開口圓筒體的下方，第二開口圓筒體的結(jié)構(gòu)特征為第二開口圓筒體內(nèi)部開口下方有6條組合筋板，每條組合筋板上分布2個土壓力計，其中一側(cè)的兩條組合筋板上還分布2個孔隙水壓力計，第二開口圓筒體的外周還分布充水橡膠囊袋的進(jìn)出水管接管；開口圓筒體的下部中間有2個引出線接管。移動箱體盛放土體，并通過對箱體內(nèi)部設(shè)置的橡膠囊袋充水加壓對土體進(jìn)行施壓，來模擬一定深度的土體。
在移動箱體與固定箱體上部有加土口與密封箱蓋。
前封頭包括開口橢圓封頭、圓形接管、引出線接管與排水管、排氣管，其連接方式為圓形接管位于開口橢圓封頭的右方，引出線接管位于開口橢圓封頭的上下方，排水管、排氣管分別位于橢圓封頭的上下方。圓形接管的圓形筒體右方有一個開口法蘭。前封頭為模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入土箱提供進(jìn)入口。
該模擬土箱工作時，在土箱右端前封頭的開口中放置一個試驗?zāi)M盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，端部開口處放置一個模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)或一個模擬整環(huán)管片，通過密封橡膠環(huán)板與壓板使土箱開口與模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)或模擬整環(huán)管片外圓的間隙消除并密封，然后往固定箱體與移動箱體的上方開口中放滿所需的土體并壓實，再通過對箱體內(nèi)部設(shè)置的橡膠囊袋充水加壓對土體進(jìn)行施壓，使土體產(chǎn)生一定的土壓力來模擬一定深度的土體。當(dāng)模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)掘削前進(jìn)時，箱體內(nèi)部安放的土壓力計與孔隙水壓力計就會顯示相應(yīng)位置土壓力值與孔隙水壓力值的變化，從而，可以了解模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工參數(shù)的合理性。
本發(fā)明箱體長度可根據(jù)試驗需要進(jìn)行組合，可滿足不同地層的模擬和不同試驗掘進(jìn)長度的需要，可以臥式安放或豎立安放，土箱內(nèi)可放置各種粘土、砂土、砂礫，土箱的工作壓力值達(dá)0.4Mpa，可以在模擬土箱內(nèi)實現(xiàn)22m深的多種典型地層的模擬，為盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的地層適應(yīng)性研究創(chuàng)造必要條件，使盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在應(yīng)用之前能夠得到可靠性的確認(rèn)。


圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)A-A剖面示意3為本發(fā)明的后封頭結(jié)構(gòu)側(cè)面示意4為本發(fā)明的后封頭結(jié)構(gòu)正面示意5為本發(fā)明的移動箱體結(jié)構(gòu)側(cè)面剖視示意6為本發(fā)明的移動箱體結(jié)構(gòu)正面示意7為本發(fā)明的固定箱體結(jié)構(gòu)正面示意8為本發(fā)明的固定箱體結(jié)構(gòu)側(cè)面剖視示意9為本發(fā)明的前封頭結(jié)構(gòu)正面示意10為本發(fā)明的前封頭結(jié)構(gòu)側(cè)面剖視示意圖具體實施方式
如圖1-圖10所示，本發(fā)明包括后封頭1、移動箱體2、固定箱體3、前封頭4、密封橡膠環(huán)板5與壓板6、充水橡膠囊袋7、平臺欄桿8，其連接方式為移動箱體2設(shè)置于后封頭1的右方聯(lián)接固定，固定箱體3設(shè)置于移動箱體2的右方聯(lián)接固定，前封頭4設(shè)置于固定箱體3的右方聯(lián)接固定，密封橡膠環(huán)板5設(shè)置于前封頭4的右方，壓板6再設(shè)置于密封橡膠環(huán)板5的右方聯(lián)接固定，充水橡膠囊袋7位于移動箱體2和固定箱體3的四周，平臺欄桿8設(shè)置于移動箱體2與固定箱體3的上方，通過焊接使兩者聯(lián)接固定。
后封頭1包括橢圓封頭9、法蘭10，其連接方式為法蘭10位于橢圓封頭9的右方，通過電焊聯(lián)接。橢圓封頭9的結(jié)構(gòu)特征為橢圓封頭9內(nèi)部有組合筋板11，組合筋板11上十字形分布6個土壓力計12與4個孔隙水壓力計13，橢圓封頭9的上下方分別布置二個引出線接管14與1個排氣管15和1個排水管16。
移動箱體2包括第一開口圓筒體17、帶法蘭的接管18、密封箱蓋19、兩個第一大法蘭20、支座21，其連接方式為帶法蘭的接管18位于第一開口圓筒體17的上方，通過電焊聯(lián)接，密封箱蓋19位于帶法蘭的接管18上方，通過螺栓聯(lián)接，兩個第一大法蘭20位于第一開口圓筒體17的左右兩側(cè)，通過電焊聯(lián)接；支座21位于第一開口圓筒體17的下方，通過電焊聯(lián)接。第一開口圓筒體17的結(jié)構(gòu)特征為開口圓筒體內(nèi)部開口下方有6條組合筋板22，每條筋板相隔45，每條組合筋板上分布2個土壓力計12，其間距為1600mm，其中一側(cè)的兩條組合筋板22上還分布2個孔隙水壓力計13，其間距也為1600mm；第一開口圓筒體17的外周還分布充水橡膠囊袋7的進(jìn)出水管接管23；第一開口圓筒體的下部中間有2個引出線接管14，2個引出線接管14相隔10°。
固定箱體3包括第二開口圓筒體25、帶法蘭的接管18、密封箱蓋19、一個第二大法蘭24、支座21，其連接方式為帶法蘭的接管18位于第二開口圓筒體25的上方，通過電焊聯(lián)接，密封箱蓋19位于帶法蘭的接管18上方，通過螺栓聯(lián)接，一個第二大法蘭24位于第二開口圓筒體25的左側(cè)，通過電焊聯(lián)接，支座21位于第二開口圓筒體25的下方，通過電焊聯(lián)接。
第二開口圓筒體25的結(jié)構(gòu)特征為第二開口圓筒體內(nèi)部開口下方有六條組合筋板22，每條筋板相隔45°，每條組合筋板上分布2個土壓力計12，其間距為1600mm，其中一側(cè)的兩條組合筋板22上還分布2個孔隙水壓力計13，其間距也為1600mm；第二開口圓筒體25的外周還分布充水橡膠囊袋7的進(jìn)出水管接管23；第二開口圓筒體的下部中間有2個引出線接管14，2個引出線接管14相隔10°。
在移動箱體2與固定箱體3上部有加土口與密封箱蓋19。
前封頭4包括開口橢圓封頭26、圓形接管27、引出線接管14與排水管15、排氣管16，其連接方式為前封頭4端部有圓形開口，圓形接管27位于開口橢圓封頭26的右方，通過電焊聯(lián)接；引出線接管14位于開口橢圓封頭26的上下方，通過電焊聯(lián)接；排水管15、排氣16管分別位于橢圓封頭26的上下方，通過電焊聯(lián)接。圓形接管27的圓形筒體28右方有一個法蘭29，法蘭29開口直徑為2200mm。
權(quán)利要求
1.一種模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征在于，包括后封頭(1)、移動箱體(2)、固定箱體(3)、前封頭(4)、密封橡膠環(huán)板(5)與壓板(6)、充水橡膠囊袋(7)、平臺欄桿(8)，移動箱體(2)設(shè)置于后封頭(1)的右方固定，固定箱體(3)設(shè)置于移動箱體(2)的右方固定，前封頭(4)設(shè)置于固定箱體(3)的右方固定，密封橡膠環(huán)板(5)設(shè)置于前封頭(4)的右方固定，壓板(6)設(shè)置于密封橡膠環(huán)板(5)的右方固定，充水橡膠囊袋(7)位于移動箱體(2)和固定箱體(3)的四周，平臺欄桿(8)設(shè)置于移動箱體(2)與固定箱體(3)的上方固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的后封頭(1)包括橢圓封頭(9)、法蘭(10)，法蘭(10)位于橢圓封頭(9)的右方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的橢圓封頭(9)內(nèi)部設(shè)有組合筋板(11)，組合筋板(11)上十字形分布(6)個土壓力計(12)與4個孔隙水壓力計(13)，橢圓封頭(9)的上下方分別布置二個引出線接管(14)與1個排氣管(15)和1個排水管(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的移動箱體(2)包括第一開口圓筒體(17)、帶法蘭的接管(18)、密封箱蓋(19)、兩個第一大法蘭(20)、支座(21)，帶法蘭的接管(18)位于第一開口圓筒體(17)的上方，密封箱蓋(19)位于帶法蘭的接管(18)上方，兩個第一大法蘭(20)位于第一開口圓筒體(17)的左右兩側(cè)，支座(21)位于第一開口圓筒體(17)的下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的第一開口圓筒體(17)內(nèi)部開口下方有6條組合筋板(22)，每條筋板相隔45°，每條組合筋板上分布兩個土壓力計(12)，其中一側(cè)的兩條組合筋板(22)上還分布兩個孔隙水壓力計(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的第一開口圓筒體(17)的外周還分布充水橡膠囊袋(7)的進(jìn)出水管接管(23)，開口圓筒體的下部中間有兩個引出線接管(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的固定箱體(3)包括第二開口圓筒體(25)、帶法蘭的接管(18)、密封箱蓋(19)、第二大法蘭(24)、支座(21)，帶法蘭的接管(18)位于第二開口圓筒體(25)的上方，密封箱蓋(19)位于帶法蘭的接管(18)上方，第二大法蘭(24)位于第二開口圓筒體(25)的左側(cè)，支座(21)位于開口圓筒體(17)的下方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的第二開口圓筒體(25)內(nèi)部開口下方有6條組合筋板(22)，每條組合筋板上分布兩個土壓力計(12)，其中一側(cè)的兩條組合筋板(22)上還分布兩個孔隙水壓力計(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，第二開口圓筒體(25)的外周還分布充水橡膠囊袋(7)的進(jìn)出水管接管(23)，開口圓筒體的下部中間有兩個引出線接管(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱，其特征是，所述的前封頭(4)包括開口橢圓封頭(26)、圓形接管(27)、引出線接管(14)與排水管(15)、排氣管(16)，圓形接管(27)位于開口橢圓封頭(26)的右方，引出線接管(14)位于開口橢圓封頭(26)的上下方，排水管(15)、排氣(16)管分別位于橢圓封頭(26)的上下方。
全文摘要
一種隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的模擬盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)試驗用的模擬土箱。包括后封頭、移動箱體、固定箱體、前封頭、密封橡膠環(huán)板、壓板、充水橡膠囊袋、平臺欄桿，其連接方式為移動箱體設(shè)置于后封頭的右方固定，固定箱體設(shè)置于移動箱體的右方固定，前封頭設(shè)置于固定箱體的右方固定，密封橡膠環(huán)板設(shè)置于前封頭的右方固定，壓板再設(shè)置于密封橡膠環(huán)板的右方固定，充水橡膠囊袋位于移動箱體和固定箱體的四周，平臺欄桿設(shè)置于固定箱體與移動箱體的上方固定。本發(fā)明可滿足不同地層的模擬和不同試驗掘進(jìn)長度的需要，可以在模擬土箱內(nèi)實現(xiàn)22m深的多種典型地層的模擬，為盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的地層適應(yīng)性研究創(chuàng)造必要條件，使盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在應(yīng)用之前能夠得到可靠性的確認(rèn)。
文檔編號G01M99/00GK1619281SQ20041008926
公開日2005年5月25日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者傅德明, 黃均龍, 孫靜毅 申請人:上海隧道工程股份有限公司