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專利名稱：一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工引起環(huán)境振動試驗?zāi)Ｐ脱b置。
背景技術(shù)：
隨著城市的擴(kuò)張和發(fā)展，軌道交通已成為緩解交通擁擠和改善人們出行的最佳選擇，城市軌道交通都會通過建筑物和人口密集的城市區(qū)域，建設(shè)過程中對周圍環(huán)境影響也越來越受人們關(guān)注。國內(nèi)部分城市(如北京、成都等)的砂卵石地層具有埋深淺、顆粒粒徑大、級配良好、結(jié)構(gòu)緊密的特點，區(qū)間隧道盾構(gòu)設(shè)備在掘進(jìn)過程中刀盤刀具與砂卵石顆粒碰撞誘發(fā)振動容易傳至地表，不僅擾民，產(chǎn)生較大的環(huán)境社會影響，而且當(dāng)振幅較大、頻率較低時可能會對地面建筑具有造成破壞、產(chǎn)生不均勻沉降等風(fēng)險。施工現(xiàn)場量測是環(huán)境影響分析的常用方法，但受現(xiàn)場條件限制，同時量測工況單一，難以從不同刀盤形式及顆粒粒徑、隧道覆土深度、刀盤轉(zhuǎn)速等方面來說明振動的產(chǎn)生機理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種用于砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)施工引起環(huán)境振動試驗?zāi)Ｐ脱b置，該裝置具有可靠性和擴(kuò)展性強，操作性良好的特點，可用于研究不同刀盤形式、顆粒粒徑、覆土深度、刀盤轉(zhuǎn)速等因素對盾構(gòu)掘進(jìn)引起環(huán)境振動的影響。具體技術(shù)方案如下:包括無頂蓋方形透明模型箱、電機、以及金屬刀盤，無頂蓋方形透明模型箱包括角鋼邊立柱(I)、角鋼橫梁(2)、側(cè)面板(3)，其特征在于:對于模型箱的一塊側(cè)面板進(jìn)行改造加設(shè)豎向角鋼中立柱(4)，將側(cè)面板分為可拆卸部分和不可拆卸部分，可拆卸部分分為可拆卸方形鋁合金板(5)和可拆卸條形鋁合金板(6)，金屬刀盤與可拆卸方形鋁合金板(5)連接，通過改變可拆卸方形鋁合金板(5)和可拆卸條形鋁合金板(6)的上下位置組合來調(diào)整金屬刀盤的位置；電機帶動金屬刀盤在無頂蓋方形透明模型箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)，金屬刀盤由金屬圓盤(8)和多個U型金屬刀具(10)組成，U型金屬刀具(10)沿金屬圓盤(8)的不同直徑方向排列，任意兩直徑夾角相等。可拆卸方形鋁合金板(5)和可拆卸條形鋁合金板(6)選用鋁合金板。所述的電機(9)為可變速電機。所述的圓筒(7)為鍍鋅鐵皮材質(zhì)。金屬圓盤(8)選用圓形不銹鋼板。U型金屬件(8)選用不銹鋼切割打磨而成。U型金屬刀具(10)通過螺栓與金屬圓盤固定，U型金屬刀具(10)通過不同的組合模擬不同形式的刀盤。金屬刀盤與可拆卸方形鋁合金板(5)通過鍍鋅鐵皮圓筒連接。
有益效果本發(fā)明所述模型箱裝置可模擬砂卵石地層盾構(gòu)隧道掘進(jìn)施工引起的環(huán)境振動，用于研究不同刀盤形式、顆粒粒徑、覆土深度、刀盤轉(zhuǎn)速等因素對盾構(gòu)掘進(jìn)引起環(huán)境振動的影響，成本低廉、可操作性好、可靠性高。


圖1:本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2:實施例中模型箱裝置正視圖；圖3:實施例中模型箱裝置俯視圖；圖4:鍍鋅鐵皮圓筒構(gòu)造示意圖；圖5:金屬刀盤正面圖；圖6:U型金屬刀具正面7:U型金屬刀具側(cè)面中:角鋼邊立柱(1)，角鋼橫梁(2)，側(cè)面板(3)，豎向角鋼中立柱(4)，可拆卸條形鋁合金板(5)，可拆卸方形鋁合金板(6)，鍍鋅鐵皮圓筒(7)，金屬刀盤(8)，可變速電機
(9)，U型金屬刀具(10)。
具體實施方式
:無頂蓋方形透明模型箱包括角鋼邊立柱(I)、角鋼橫梁(2)、側(cè)面板(3)，對于模型箱的一塊側(cè)面板進(jìn)行改造加設(shè)豎向角鋼中立柱(4)，將側(cè)面板分為可拆卸部分和不可拆卸部分，側(cè)面板中不可拆卸部分所均選用亞克力板，可拆卸部分面板采用2_厚鋁合金板。可拆卸部分分為一塊可拆卸方形板(6)和八塊可拆卸條形板(5)，其中可拆卸方形板規(guī)格為400mmX400mm,可拆卸方形板中心開孔直徑200mm,可拆卸長條形板規(guī)格為400mmX 100mm,可通過上下位置組合來調(diào)整可拆卸方形板位置，模型箱框架由L70*5角鋼焊接而成，所有板塊均通過螺栓與角鋼固定；選用透明模型箱易于拍照與觀察箱內(nèi)金屬刀盤附近顆粒振動幅度變化。鍍鋅鐵皮圓筒(7)采用1.5mm厚鍍鋅鐵皮制作，一端與可拆卸方形板(6)焊接成整體，一端在其中心焊有一轉(zhuǎn)軸與可變速電機相連。金屬刀盤(8)為5mm厚圓形不銹鋼鋼板,并在鋼板上鉆取直徑3mm的圓孔，圓孔排列和數(shù)量按附圖5設(shè)置，將U型金屬刀具(9)通過M2.5螺絲與金屬圓盤連接固定，組成刀盤；可以將圓盤分成三、四、六等分，構(gòu)成三、四、六幅的刀盤，U型金屬刀具(10)沿金屬圓盤直徑方向放置。研究在不同的刀盤下的盾構(gòu)掘進(jìn)引起環(huán)境振動的影響。金屬圓盤背面中心處焊接一轉(zhuǎn)軸，在金屬圓盤背面刻槽，鍍鋅鐵皮圓筒卡在槽內(nèi)并用機油潤滑，轉(zhuǎn)軸與可變速電機相連，由可變速電機驅(qū)動金屬圓盤轉(zhuǎn)動，模擬盾構(gòu)刀盤旋轉(zhuǎn)切割土體。模型箱內(nèi)鋪設(shè)級配砂石后，可在刀盤前方土中及表面安置速度與加速度傳感器，用于振動測量。通過可拆卸條形板和可拆卸方形板，調(diào)整上下位置以改變鍍鋅鐵皮圓筒在模型箱中垂直向位置，模擬盾構(gòu)隧道的覆土深度變化；通過U型金屬刀具的不同形式組合，模擬不同形式刀盤；通過調(diào)整可變速電機轉(zhuǎn)速和級配砂石顆粒，可模擬不同轉(zhuǎn)速和顆粒粒徑變化，以實現(xiàn)多工況、多因素下砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)引起的環(huán)境振動研究。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，包括無頂蓋方形透明模型箱、電機、以及金屬刀盤，無頂蓋方形透明模型箱包括角鋼邊立柱(I)、角鋼橫梁(2)、側(cè)面板(3)，其特征在于:對于模型箱的一塊側(cè)面板進(jìn)行改造加設(shè)豎向角鋼中立柱(4)，將側(cè)面板分為可拆卸部分和不可拆卸部分，可拆卸部分分為可拆卸方形鋁合金板(6)和可拆卸條形鋁合金板(5)，金屬刀盤與可拆卸方形鋁合金板(6)連接，通過改變可拆卸方形鋁合金板(6)和可拆卸條形鋁合金板(5)的上下位置組合來調(diào)整金屬刀盤的位置；電機帶動金屬刀盤在無頂蓋方形透明模型箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)，金屬刀盤(8)由金屬圓盤和多個U型金屬刀具(10)組成，U型金屬刀具(10)固定于金屬圓盤上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，其特征在于:所述的U型金屬刀具(10)沿金屬圓盤的不同直徑方向排列，任意兩直徑夾角相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，其特征在于:可拆卸方形鋁合金板(6)和可拆卸條形鋁合金板(5)選用鋁合金板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，其特征在于:所述的電機(9)為可變速電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，其特征在于:金屬圓盤選用圓形不銹鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，其特征在于:u型金屬刀具(10)選用不銹鋼切割打磨而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，其特征在于:u型金屬刀具(10)通過螺栓與金屬圓盤固定，U型金屬刀具(10)通過不同的組合模擬不同形式的刀盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，其特征在于:金屬刀盤與可拆卸方形鋁合金板(6)通過鍍鋅鐵皮圓筒(7)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動的試驗裝置，包括無頂蓋方形透明模型箱、電機、以及金屬刀盤，無頂蓋方形透明模型箱包括角鋼邊立柱、角鋼橫梁、側(cè)面板，對于模型箱的一塊側(cè)面板進(jìn)行改造加設(shè)豎向角鋼中立柱，將側(cè)面板分為可拆卸部分和不可拆卸部分，可拆卸部分分為可拆卸方形鋁合金板和可拆卸條形鋁合金板，金屬刀盤與可拆卸方形鋁合金板連接，通過改變可拆卸方形鋁合金板和可拆卸條形鋁合金板的上下位置組合來調(diào)整金屬刀盤的位置；電機帶動金屬刀盤在無頂蓋方形透明模型箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)，金屬刀盤由金屬圓盤和多個U型金屬刀具組成，U型金屬刀具沿金屬圓盤的不同直徑方向排列，任意兩直徑夾角相等。
文檔編號G01H17/00GK103115669SQ20131002445
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者陶連金, 黃 俊, 郭飛 申請人:北京工業(yè)大學(xué)