一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置制造方法
【專利摘要】一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置，包括模型箱、可變速電機、預制混凝土圓筒、金屬刀盤刀具、軸承、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對于模型箱的側面板進行改造加設豎向角鋼中立柱，將側面板分為可拆卸部分和不可拆卸部分，可拆卸部分分為方形板和條形板，預制混凝土圓筒固定在條形板上，軸承穿過預制混凝土圓筒，可變速電機通過軸承帶動金屬刀盤刀具在模型箱內旋轉，通過改變條形板位置調整金屬刀盤刀具位置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集由于金屬刀盤刀具旋轉引起的模型箱內土體位移的振動規(guī)律。
【專利說明】一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程【技術領域】，涉及一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置。
【背景技術】
[0002]城市地鐵具有運量大、速度快、安全準時、不占用地面道路等優(yōu)點。城市交通線路的選擇是根據(jù)客流預測進行的，勢必會靠近甚至穿過人口稠密地區(qū)，如居民區(qū)、醫(yī)院、科研院所、古跡區(qū)域等，交通車輛引起的結構振動通過周圍地層(地下或地面)向外傳播，進一步誘發(fā)附近建筑物(包括家具等)的二次振動和噪聲，對長期處于近距離振動環(huán)境中的建筑物特別是古建筑的結構安全，以及內部的居民和工作人員的工作和日常生活，產(chǎn)生了很大的影響。國內外學者早已將軌道交通引起的環(huán)境問題列為重要課題，針對振動產(chǎn)生的原因、傳播規(guī)律、控制措施以及對人體危害等開展研究，但主要集中在運營階段，對于由施工引起的地鐵振動問題，尤其是夾雜著卵石、漂石的砂卵石、礫石地層，這方面的研究較少，可以說幾乎為空白。
[0003]施工現(xiàn)場實測是研究地鐵振動問題最有效的辦法，但由于受現(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、隧道覆土深度等說明振動產(chǎn)生機理。以及實現(xiàn)全段實測，必將得出海量數(shù)據(jù)，經(jīng)濟投入驚人。開展室內模型試驗是對現(xiàn)場實測、數(shù)值模擬、理論分析的有效補充。能從一定角度說明振動的傳播與衰減規(guī)律。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置。該裝置具有可靠性強，具有良好操作性和較強的擴展性，用于研究不同刀盤形式、顆粒粒徑、覆土深度、刀盤轉速、與既有隧道結構相對關系等因素對盾構掘進誘發(fā)振動傳播衰減規(guī)律。具體技術方案如下:
[0005]一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置，包括模型箱、可變速電機、預制混凝土圓筒、金屬刀盤刀具、軸承、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對于模型箱的側面板進行改造加設豎向角鋼中立柱，將側面板分為可拆卸部分和不可拆卸部分，可拆卸部分分為方形板和條形板，預制混凝土圓筒固定在可拆卸部分上，軸承穿過預制混凝土圓筒，可變速電機通過軸承帶動金屬刀盤刀具在模型箱內旋轉，通過改變可拆卸部分位置調整金屬刀盤刀具位置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集由于金屬刀盤刀具旋轉引起的模型箱內土體的振動規(guī)律。
[0006]不可拆卸板采用鋼板,可拆卸板采用鋁合金板。
[0007]模型箱選用透明的亞克力板為頂板。易于拍照與觀察箱內金屬刀盤附近顆
[0008]粒振動幅度變化。
[0009]金屬刀盤刀具由金屬圓盤和多個U型金屬刀具組成，U型金屬刀具固定于金屬圓盤上。U型金屬刀具通過螺栓與金屬圓盤固定，U型金屬刀具通過不同的組合模擬不同形式的刀盤[0010]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由WS-5921信號采集分析處理儀，941B超低頻測振儀，以及拾振器組成，用于采集由于金屬刀盤刀具旋轉引起的模型箱內土體位移的速度和加速度，采集頻率 200Hz ο
[0011]有益效果
[0012]本發(fā)明所述模型箱裝置可研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律。用于研究不同刀盤形式、顆粒粒徑、覆土深度、刀盤轉速、與既有隧道結構相對關系等因素對盾構掘進引起環(huán)境振動的影響，成本低廉、可操作性好、可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1:實施例中模型箱裝置正視圖；
[0014]圖2:實施例中模型箱裝置俯視圖；
[0015]圖3:混凝土預制圓筒構造示意圖；
[0016]圖4:金屬刀盤構造示意圖；
[0017]圖5:金屬刀具主視圖；
[0018]圖6:金屬刀具俯視圖。
[0019]1、條形板，2、方形板，3、角鋼中立柱，4、角鋼支撐，5、橫梁。
【具體實施方式】:
[0020]模型箱框架由L70*5角鋼焊接而成，側面板通過螺栓與框架連接，側面板中不可拆卸部分所均選用鋼板，可拆卸部分面板采用2_厚鋁合金板，側面可拆卸部分由一塊方形板、8塊長條形板組成，方形板規(guī)格為450mmX400mm,長條形板中心開孔直徑200mm,長條形板規(guī)格為450mmX 100mm，可拆卸板數(shù)量和尺寸可以根據(jù)實際情況進行調整。為了加固，模型箱四周均設有角鋼支撐，且側板中間加橫梁加固。
[0021]混凝土預制圓筒采用C30,兩端均預制有槽。
[0022]金屬刀盤為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設置，將U型刀具通過M2.5螺絲與金屬圓盤連接固定，組成刀盤。圓盤背面中心處焊接一轉軸，在圓盤背面按混凝土預制圓筒直徑焊接深IOmm的圓環(huán),將刀盤卡在混凝土預制圓通槽內并用機油潤滑，轉軸與電機相連，由電機帶動金屬圓盤轉動，模擬盾構刀盤旋轉切割土體。
[0023]根據(jù)級配可在模型箱內鋪設雜填土、粉土、粘土、粉細砂、砂卵石、漂石等不同粒徑的土層，可在刀盤周圍不同土層、不同埋深及表面沿刀盤前進方向與垂直刀盤前進方向安置速度與加速度拾振器，用于振動量測。
[0024]通過拆卸條形板和方形板，調整上下位置以改變圓筒在模型箱中垂直向位置，模擬盾構隧道的覆土深度變化，研究不同埋深的振動傳播規(guī)律。
[0025]通過金屬盤上U型刀具的不同形式組合，模擬不同形式刀盤下的振動情況。
[0026]通過調整電機轉速，可模擬盾構機在不同轉速條件下振動的傳播和衰減規(guī)律。以實現(xiàn)多工況、多因素下砂卵石地層盾構掘進引起的環(huán)境振動研究。
【權利要求】
1.一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置，包括模型箱、可變速電機、預制混凝土圓筒、金屬刀盤刀具、軸承、以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:對于模型箱的側面板進行改造加設豎向角鋼中立柱，將側面板分為可拆卸部分和不可拆卸部分，可拆卸部分分為方形板和條形板，預制混凝土圓筒固定在條形板上，軸承穿過預制混凝土圓筒，可變速電機通過軸承帶動金屬刀盤刀具在模型箱內旋轉，通過改變條形板位置調整金屬刀盤刀具位置，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集由于金屬刀盤刀具旋轉引起的模型箱內土體位移的振動規(guī)律。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置，其特征在于:不可拆卸板采用鋼板，可拆卸板采用鋁合金板。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于研究盾構掘進誘發(fā)振動傳播規(guī)律試驗模型裝置，其特征在于:模型箱選用透明的亞克力板為頂板。
【文檔編號】G01H1/00GK103900677SQ201410126415
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權日:2014年3月31日
【發(fā)明者】陶連金, 郭飛, 潘東旭, 閆冬梅, 許淇, 索新愛 申請人:北京工業(yè)大學