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專(zhuān)利名稱：一種用于模擬砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)振動(dòng)的試驗(yàn)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(dòng)試驗(yàn)?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(huì)通過(guò)建筑物和人口密集的城市區(qū)域，建設(shè)過(guò)程中對(duì)周?chē)h(huán)境影響也越來(lái)越受人們關(guān)注。國(guó)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(jí)配良好、結(jié)構(gòu)緊密的特點(diǎn)，區(qū)間隧道盾構(gòu)設(shè)備在掘進(jìn)過(guò)程中刀盤(pán)刀具與砂卵石顆粒碰撞誘發(fā)振動(dòng)容易傳至地表，不僅擾民，產(chǎn)生較大的環(huán)境社會(huì)影響，而且當(dāng)振幅較大、頻率較低時(shí)可能會(huì)對(duì)地面建筑具有造成破壞、產(chǎn)生不均勻沉降等風(fēng)險(xiǎn)。施工現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)是環(huán)境影響分析的常用方法，但受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，同時(shí)量測(cè)工況單一，難以從不同刀盤(pán)形式及顆粒粒徑、隧道覆土深度、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速等方面來(lái)說(shuō)明振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)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(dòng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，該裝置具有可靠性和擴(kuò)展性強(qiáng)，操作性良好的特點(diǎn)，可用于研究不同刀盤(pán)形式、顆粒粒徑、覆土深度、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速等因素對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)引起環(huán)境振動(dòng)的影響。具體技術(shù)方案如下:包括無(wú)頂蓋方形透明模型箱、電機(jī)、以及金屬刀盤(pán)，無(wú)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(duì)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(pán)與可拆卸方形鋁合金板(5)連接，通過(guò)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(lái)調(diào)整金屬刀盤(pán)的位置；電機(jī)帶動(dòng)金屬刀盤(pán)在無(wú)頂蓋方形透明模型箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)，金屬刀盤(pán)由金屬圓盤(pán)(8)和多個(gè)U型金屬刀具(10)組成，U型金屬刀具(10)沿金屬圓盤(pán)(8)的不同直徑方向排列，任意兩直徑夾角相等?？刹鹦斗叫武X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(jī)(9)為可變速電機(jī)。所述的圓筒(7)為鍍鋅鐵皮材質(zhì)。金屬圓盤(pán)(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(guò)螺栓與金屬圓盤(pán)固定，U型金屬刀具(10)通過(guò)不同的組合模擬不同形式的刀盤(pán)。金屬刀盤(pán)與可拆卸方形鋁合金板(5)通過(guò)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(dòng)，用于研究不同刀盤(pán)形式、顆粒粒徑、覆土深度、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速等因素對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)引起環(huán)境振動(dòng)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(shí)施例中模型箱裝置正視圖；圖3:實(shí)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(pán)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(pán)(8)，可變速電機(jī)
(9)，U型金屬刀具(10)。
具體實(shí)施方式
:無(wú)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(duì)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(kāi)孔直徑200mm,可拆卸長(zhǎng)條形板規(guī)格為400mmX 100mm,可通過(guò)上下位置組合來(lái)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(guò)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(pán)附近顆粒振動(dòng)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(jī)相連。金屬刀盤(pán)(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(guò)M2.5螺絲與金屬圓盤(pán)連接固定，組成刀盤(pán)；可以將圓盤(pán)分成三、四、六等分，構(gòu)成三、四、六幅的刀盤(pán)，U型金屬刀具(10)沿金屬圓盤(pán)直徑方向放置。研究在不同的刀盤(pán)下的盾構(gòu)掘進(jìn)引起環(huán)境振動(dòng)的影響。金屬圓盤(pán)背面中心處焊接一轉(zhuǎn)軸，在金屬圓盤(pán)背面刻槽，鍍鋅鐵皮圓筒卡在槽內(nèi)并用機(jī)油潤(rùn)滑，轉(zhuǎn)軸與可變速電機(jī)相連，由可變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)金屬圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬盾構(gòu)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)切割土體。模型箱內(nèi)鋪設(shè)級(jí)配砂石后，可在刀盤(pán)前方土中及表面安置速度與加速度傳感器，用于振動(dòng)測(cè)量。通過(guò)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(guò)U型金屬刀具的不同形式組合，模擬不同形式刀盤(pán)；通過(guò)調(diào)整可變速電機(jī)轉(zhuǎn)速和級(jí)配砂石顆粒，可模擬不同轉(zhuǎn)速和顆粒粒徑變化，以實(shí)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(dòng)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(dòng)的試驗(yàn)裝置，包括無(wú)頂蓋方形透明模型箱、電機(jī)、以及金屬刀盤(pán)，無(wú)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(duì)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(pán)與可拆卸方形鋁合金板(6)連接，通過(guò)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(lái)調(diào)整金屬刀盤(pán)的位置；電機(jī)帶動(dòng)金屬刀盤(pán)在無(wú)頂蓋方形透明模型箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)，金屬刀盤(pán)(8)由金屬圓盤(pán)和多個(gè)U型金屬刀具(10)組成，U型金屬刀具(10)固定于金屬圓盤(pán)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(dòng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的U型金屬刀具(10)沿金屬圓盤(pán)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(dòng)的試驗(yàn)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(dòng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的電機(jī)(9)為可變速電機(jī)。
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(dòng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:金屬圓盤(pán)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(dòng)的試驗(yàn)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(dòng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:u型金屬刀具(10)通過(guò)螺栓與金屬圓盤(pán)固定，U型金屬刀具(10)通過(guò)不同的組合模擬不同形式的刀盤(pán)。
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(dòng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:金屬刀盤(pán)與可拆卸方形鋁合金板(6)通過(guò)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(dòng)的試驗(yàn)裝置，包括無(wú)頂蓋方形透明模型箱、電機(jī)、以及金屬刀盤(pán)，無(wú)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(duì)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(pán)與可拆卸方形鋁合金板連接，通過(guò)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(lái)調(diào)整金屬刀盤(pán)的位置；電機(jī)帶動(dòng)金屬刀盤(pán)在無(wú)頂蓋方形透明模型箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)，金屬刀盤(pán)由金屬圓盤(pán)和多個(gè)U型金屬刀具組成，U型金屬刀具沿金屬圓盤(pán)的不同直徑方向排列，任意兩直徑夾角相等。
文檔編號(hào)G01H17/00GK103115669SQ20131002445
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)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(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)