CN208432410U - 一种隧道掘进机模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧道掘进机模拟实验装置，包括模拟平台，所述模拟平台的顶部一端固定连接有竖板，所述模拟平台的顶部靠近竖板的一端滑动连接有移动板，所述移动板的一侧通过电动伸缩杆与竖板固定连接，所述移动板的顶部滑动连接有掘进装置，所述掘进装置的底部固定连接有凸块，所述移动板的顶部开设有与凸块相适配的滑槽，所述模拟平台的底部远离竖板的一端固定连接有循环箱，本实用新型涉及隧道掘进机实验设备技术领域。该隧道掘进机模拟实验装置，实现了岩石结构的重复利用，同时免除了试验后岩石碎块的处理工作，降低了实验成本，能够防止模拟过程中岩石破碎造成的烟尘影响工作环境，同时也能避免烟尘对观测数据的获取的影响。

Description

一种隧道掘进机模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及隧道掘进机实验设备技术领域，具体为一种隧道掘进机模拟实验装置。

背景技术

天山胜利隧道全长22035m，不仅为本项目最长隧道，也是国内高速公路中最长隧道。采用高速公路标准，设计时速100km/h，为分离式双向四车道隧道，隧道进口左线桩号为ZK75+780，右线桩号为YK75+905，出口左线桩号为ZK97+815，右线桩号为YK97+835，左线全长22035m，右线全长21930m。进口高程为2771.663m，出口高程为2900.481m，洞内纵坡设置为1.6％、-0.5％的人字坡。隧道穿越冰达坂，最大埋深1200m左右。隧道穿越F6和F7两处断层。地下水主要为孔隙水、基岩风化层孔隙裂隙水、基岩构造裂隙水3种。隧道位于剥蚀构造高山地区，隧道横穿天山，线路区最高海拔为4165m，山高坡陡，多形成悬崖峭壁，岩石风化破碎，冰川地貌发育，河谷切割较深，多为“V”形谷，地质情况极为复杂。气候呈垂直分布，高山寒冷带，终年积雪，冰川纵横昼夜温差悬殊。极端最高气温曾达42.1℃，极端最低温曾达-41.5℃。其建设规模和难度在新疆首屈一指，在全国也极为少见。

项目具有如下显著特点：

1)中导洞承担任务重、工期压力大

隧道主洞施工需要通过平导洞开辟新的辅助工作面，辅助工作面和TBM导洞的出渣、混凝土运输等物料组织运输均需要借用平导洞，平导洞单向掘进长度达11.0175km，能否按期完成施工任务，TBM的稳定高效掘进施工是我部需要保障的重点工作。

2)TBM穿越断层破碎带

根据区域资料和工程地质调绘、物探资料，隧址区对线路有影响的构造主要有F6断层破碎带，其中F6断层破碎带长度150m，断层破碎带围岩主要为风化花岗闪长岩和石英片岩接触段，受断裂影响岩体破碎，Rc＝30Mpa,[BQ]计算值为225，围岩等级为Ⅴ级；施工时拱部无支护易产生大规模坍塌，侧壁稳定性较差，TBM穿越断层破碎带卡机风险大。

3)TBM穿越不良地质的预防和处治

隧道主要不良地质是涌水、高地应力产生的岩爆及大变形等。隧道最大埋深超过1200m，且部分岩体为花岗岩等硬质岩，隧道开挖后可能会产生岩爆，其中SZK02钻孔ZK79+320和YK79+350附近产生应力集中，存在中等岩爆的可能；隧道穿越断层破碎带，地层岩性局部为软岩，可能存在高地应力现象，因此隧道深部软质岩存在大变形的可能，。

4)平行导洞洞内物流组织

隧道主洞施工通过平导洞开辟新的辅助工作面，辅助工作面和TBM导洞的出渣、混凝土运输等物料组织是隧道施工的难点，目前运输方式上主要有无轨运输和皮带运输两种，一般钻爆法采用无轨运输的情形较为普遍，皮带运输与TBM掘进或大坡度运输相结合，本项目平行导洞长度达22.035km，单向掘进长度达11.0175km，施工高峰期，进口作业面达15个，施工作业面数量多，平行导洞洞内物流组织十分困难。

隧道掘进机设备体型庞大，工作过程中需要大量的成本，不利于观测实验数据的获取，需要专门的隧道掘进机模拟实验装置取得实验数据，但是现有的隧道掘进机模拟实验装置在每次实验前都需要准备模拟岩石结构，实验后的岩石碎渣处理也需要专门处理，需要的成本较高，同时模拟过程中岩石破碎造成的烟尘影响工作环境，也不利于观测数据的获取。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种隧道掘进机模拟实验装置，解决了现有的隧道掘进机模拟实验装置在每次实验前都需要准备模拟岩石结构，实验后的岩石碎渣处理也需要专门处理，需要的成本较高，同时模拟过程中岩石破碎造成的烟尘影响工作环境，也不利于观测数据的获取的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种隧道掘进机模拟实验装置，包括模拟平台，所述模拟平台的顶部一端固定连接有竖板，所述模拟平台的顶部靠近竖板的一端滑动连接有移动板，所述移动板的一侧通过电动伸缩杆与竖板固定连接，所述移动板的顶部滑动连接有掘进装置，所述掘进装置的底部固定连接有凸块，所述移动板的顶部开设有与凸块相适配的滑槽，所述模拟平台的底部远离竖板的一端固定连接有循环箱，所述模拟平台的顶部远离竖板的一端开设有出料口，所述出料口与循环箱连通，所述循环箱的内壁底部通过第一油缸固定连接有盛料盒，所述循环箱的两侧均连通有挤压管，所述挤压管的内壁远离循环箱的一侧通过第二油缸固定连接有挤压块，所述循环箱远离挤压管的一侧固定连接有混凝土浇灌装置。

优选的，所述掘进装置包括掘进主体，所述掘进主体的内壁一侧固定连接有掘进电机，所述掘进电机的输出端贯穿掘进主体并且延伸至掘进主体的外部，所述掘进电机的输出端外侧位于掘进主体外部的一端固定连接有掘进刀具。

优选的，所述混凝土浇灌装置包括混凝土搅拌箱，所述混凝土搅拌箱的一侧固定连接有搅拌电机，所述搅拌电机的输出端贯穿混凝土搅拌箱并且延伸至混凝土搅拌箱的内部，所述搅拌电机的输出端外侧位于混凝土搅拌箱内部的一端固定连接有搅拌刀，所述混凝土搅拌箱远离搅拌电机的一侧开设有浇筑口，所述浇筑口的内壁顶部开设有浇筑槽，所述浇筑槽的内壁一侧固定连接有浇筑电机，所述浇筑口的内壁两侧之间转动连接有翻转刀，所述浇筑电机的输出端外侧通过传动皮带与翻转刀的转动轴传动连接。

优选的，所述混凝土搅拌箱的顶部位于浇筑口的上方滑动连接有控制板，所述控制板的底端贯穿混凝土搅拌箱并且延伸至浇筑口的内部。

优选的，所述竖板靠近移动板的一侧顶端固定连接有机械爪。

优选的，所述模拟平台的顶部固定连接有防尘罩。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种隧道掘进机模拟实验装置。具备以下有益效果：

(1)、该隧道掘进机模拟实验装置，通过模拟平台的底部远离竖板的一端固定连接有循环箱，所述模拟平台的顶部远离竖板的一端开设有出料口，所述出料口与循环箱连通，所述循环箱的内壁底部通过第一油缸固定连接有盛料盒，所述循环箱的两侧均连通有挤压管，所述挤压管的内壁远离循环箱的一侧通过第二油缸固定连接有挤压块，所述循环箱远离挤压管的一侧固定连接有混凝土浇灌装置，将模拟岩石结构放在盛料盒中，掘进装置完成掘进机模拟后盛料盒中的岩石碎块被第一油缸带动下降到循环箱中，第二油缸推动挤压块将岩石碎块挤压破碎，混凝土浇灌装置向岩石碎块浇筑混凝土固定岩石碎块，第二油缸继续推动挤压块将岩石碎块重新铸型，实现了岩石结构的重复利用，同时免除了试验后岩石碎块的处理工作，降低了实验成本。

(2)、该隧道掘进机模拟实验装置，通过模拟平台的顶部固定连接有防尘罩，能够防止模拟过程中岩石破碎造成的烟尘影响工作环境，同时也能避免烟尘对观测数据的获取的影响。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型混凝土浇灌装置结构示意图；

图3为本实用新型掘进装置结构示意图。

图中：1模拟平台、2竖板、3移动板、4电动伸缩杆、5掘进装置、6凸块、7滑槽、8循环箱、9出料口、10第一油缸、11盛料盒、12挤压管、13第二油缸、14挤压块、15混凝土浇灌装置、16掘进主体、17掘进电机、18掘进刀具、19混凝土搅拌箱、20搅拌电机、21搅拌刀、22浇筑口、23浇筑槽、24浇筑电机、25翻转刀、26传动皮带、27控制板、28机械爪、29防尘罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种隧道掘进机模拟实验装置，包括模拟平台1，模拟平台1的顶部一端固定连接有竖板2，模拟平台1的顶部靠近竖板2的一端滑动连接有移动板3，移动板3在掘进装置5完成掘进实验后被电动伸缩杆4向竖板2方向拉动，带动掘进装置5向右移动靠近机械爪28，移动板3的一侧通过电动伸缩杆4与竖板2固定连接，移动板3的顶部滑动连接有掘进装置5，掘进装置5的底部固定连接有凸块6，凸块6防止掘进装置5脱离移动板3，移动板3的顶部开设有与凸块6相适配的滑槽7，模拟平台1的底部远离竖板2的一端固定连接有循环箱8，将模拟岩石结构放在盛料盒11中，掘进装置5完成掘进机模拟后盛料盒11中的岩石碎块被第一油缸10带动下降到循环箱8中，第二油缸13推动挤压块14将岩石碎块挤压破碎，混凝土浇灌装置15向岩石碎块浇筑混凝土固定岩石碎块，第二油缸13继续推动挤压块14将岩石碎块重新铸型，实现了岩石结构的重复利用，同时免除了试验后岩石碎块的处理工作，模拟平台1的顶部远离竖板2的一端开设有出料口9，出料口9与循环箱8连通，循环箱8的内壁底部通过第一油缸10固定连接有盛料盒11，循环箱8的两侧均连通有挤压管12，挤压管12的内壁远离循环箱8的一侧通过第二油缸13固定连接有挤压块14，循环箱8远离挤压管12的一侧固定连接有混凝土浇灌装置15。

掘进装置5包括掘进主体16，掘进主体16的内壁一侧固定连接有掘进电机17，掘进电机17的输出端贯穿掘进主体16并且延伸至掘进主体16的外部，掘进电机17的输出端外侧位于掘进主体16外部的一端固定连接有掘进刀具18。

混凝土浇灌装置15包括混凝土搅拌箱19，混凝土搅拌箱19的一侧固定连接有搅拌电机20，搅拌电机20的输出端贯穿混凝土搅拌箱19并且延伸至混凝土搅拌箱19的内部，搅拌电机20的输出端外侧位于混凝土搅拌箱19内部的一端固定连接有搅拌刀21，混凝土搅拌箱19远离搅拌电机20的一侧开设有浇筑口22，浇筑口22的内壁顶部开设有浇筑槽23，浇筑槽23的内壁一侧固定连接有浇筑电机24，浇筑口22的内壁两侧之间转动连接有翻转刀25，浇筑电机24的输出端外侧通过传动皮带26与翻转刀25的转动轴传动连接。

混凝土搅拌箱19的顶部位于浇筑口22的上方滑动连接有控制板27，控制板27的底端贯穿混凝土搅拌箱19并且延伸至浇筑口22的内部。

竖板2靠近移动板3的一侧顶端固定连接有机械爪28，机械爪28抓取掘进装置5将完成掘进机实验后的掘进装置恢复原位，方便下一次掘进实验的进行。

模拟平台1的顶部固定连接有防尘罩29。

使用时，将模拟岩石结构放在盛料盒11中，第一油缸10抬升盛料盒11，掘进装置5工作完成掘进机模拟实验，掘进装置5完成掘进机模拟后盛料盒11中的岩石碎块被第一油缸10带动下降到循环箱8中，第二油缸13推动挤压块14将岩石碎块挤压破碎，混凝土浇灌装置15向岩石碎块浇筑混凝土固定岩石碎块，第二油缸13继续推动挤压块14将岩石碎块重新铸型，电动伸缩杆4带动移动板3向竖板2方向移动，使掘进装置5靠近机械爪28，机械爪28抓取掘进装置5将完成掘进机实验后的掘进装置恢复原位，方便下一次掘进实验的进行即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种隧道掘进机模拟实验装置，包括模拟平台(1)，其特征在于：所述模拟平台(1)的顶部一端固定连接有竖板(2)，所述模拟平台(1)的顶部靠近竖板(2)的一端滑动连接有移动板(3)，所述移动板(3)的一侧通过电动伸缩杆(4)与竖板(2)固定连接，所述移动板(3)的顶部滑动连接有掘进装置(5)，所述掘进装置(5)的底部固定连接有凸块(6)，所述移动板(3)的顶部开设有与凸块(6)相适配的滑槽(7)，所述模拟平台(1)的底部远离竖板(2)的一端固定连接有循环箱(8)，所述模拟平台(1)的顶部远离竖板(2)的一端开设有出料口(9)，所述出料口(9)与循环箱(8)连通，所述循环箱(8)的内壁底部通过第一油缸(10)固定连接有盛料盒(11)，所述循环箱(8)的两侧均连通有挤压管(12)，所述挤压管(12)的内壁远离循环箱(8)的一侧通过第二油缸(13)固定连接有挤压块(14)，所述循环箱(8)远离挤压管(12)的一侧固定连接有混凝土浇灌装置(15)。

2.根据权利要求1所述的一种隧道掘进机模拟实验装置，其特征在于：所述掘进装置(5)包括掘进主体(16)，所述掘进主体(16)的内壁一侧固定连接有掘进电机(17)，所述掘进电机(17)的输出端贯穿掘进主体(16)并且延伸至掘进主体(16)的外部，所述掘进电机(17)的输出端外侧位于掘进主体(16)外部的一端固定连接有掘进刀具(18)。

3.根据权利要求1所述的一种隧道掘进机模拟实验装置，其特征在于：所述混凝土浇灌装置(15)包括混凝土搅拌箱(19)，所述混凝土搅拌箱(19)的一侧固定连接有搅拌电机(20)，所述搅拌电机(20)的输出端贯穿混凝土搅拌箱(19)并且延伸至混凝土搅拌箱(19)的内部，所述搅拌电机(20)的输出端外侧位于混凝土搅拌箱(19)内部的一端固定连接有搅拌刀(21)，所述混凝土搅拌箱(19)远离搅拌电机(20)的一侧开设有浇筑口(22)，所述浇筑口(22)的内壁顶部开设有浇筑槽(23)，所述浇筑槽(23)的内壁一侧固定连接有浇筑电机(24)，所述浇筑口(22)的内壁两侧之间转动连接有翻转刀(25)，所述浇筑电机(24)的输出端外侧通过传动皮带(26)与翻转刀(25)的转动轴传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种隧道掘进机模拟实验装置，其特征在于：所述混凝土搅拌箱(19)的顶部位于浇筑口(22)的上方滑动连接有控制板(27)，所述控制板(27)的底端贯穿混凝土搅拌箱(19)并且延伸至浇筑口(22)的内部。

5.根据权利要求1所述的一种隧道掘进机模拟实验装置，其特征在于：所述竖板(2)靠近移动板(3)的一侧顶端固定连接有机械爪(28)。

6.根据权利要求1所述的一种隧道掘进机模拟实验装置，其特征在于：所述模拟平台(1)的顶部固定连接有防尘罩(29)。