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公开(公告)号：CN108489746B
公开(公告)日：2020-01-03
申请号：CN201810197387.2
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了螺旋出土器内布设土压力计监测模型盾构机的装置和方法，属于隧道工程的模型盾构机装置领域。该装置包括螺旋出土器和土压力监测装置。土压平衡模型盾构机在正常掘进过程中，土压舱内的土压力和开挖面前方的土压力相平衡，盾构机顶进速度与螺旋出土器出土速度相协调，单位时间进入土压舱内的土量与螺旋出土器的出土量相等。因此，盾构机上刀盘、土压舱内和螺旋出土器内的土压力值应当基本保持稳定。如果土压平衡模型盾构机的掘进速度和出土速度不协调，则会出现螺旋出土器内土压力递增或递减性变化。本发明通过监测模型盾构机内螺旋出土器内土压力的变化，进而判断模型盾构机顶进速度和出土速度是否协调，方法简单、适用。
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公开(公告)号：CN108506004B
公开(公告)日：2019-08-09
申请号：CN201810197373.0
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了主动破坏过程中模型盾构机内部土压传递规律装置和方法，属于隧道工程的模型试验领域。通过模型盾构机刀盘上、土压舱内、螺旋出土器内安装微型土压力盒的方式，完成了对盾构机内部土压力监测点的布设；将前期盾构掘进过程中各处微型土压力盒达到的稳定值，作为研究开挖面主动破坏过程中盾构机内部土压传递规律的模型盾构机内部各处土压力的初始值；通过模型盾构机刀盘空转、螺旋出土器出土的试验方法，模拟真实盾构机主动破坏的过程，进而研究主动破坏过程中模型盾构机内部土压传递规律。本发明可用于模拟有水和无水条件下，砂土、黏土、砂卵石土等地层中盾构隧道开挖面主动破坏过程中模型盾构机内部土压传递规律。
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公开(公告)号：CN108489746A
公开(公告)日：2018-09-04
申请号：CN201810197387.2
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了螺旋出土器内布设土压力计监测模型盾构机的装置和方法，属于隧道工程的模型盾构机装置领域。该装置包括螺旋出土器和土压力监测装置。土压平衡模型盾构机在正常掘进过程中，土压舱内的土压力和开挖面前方的土压力相平衡，盾构机顶进速度与螺旋出土器出土速度相协调，单位时间进入土压舱内的土量与螺旋出土器的出土量相等。因此，盾构机上刀盘、土压舱内和螺旋出土器内的土压力值应当基本保持稳定。如果土压平衡模型盾构机的掘进速度和出土速度不协调，则会出现螺旋出土器内土压力递增或递减性变化。本发明通过监测模型盾构机内螺旋出土器内土压力的变化，进而判断模型盾构机顶进速度和出土速度是否协调，方法简单、适用。
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公开(公告)号：CN108457657A
公开(公告)日：2018-08-28
申请号：CN201810197393.8
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种模拟盾构隧道开挖面主动破坏的试验方法，模型箱内填土完成后，静置一段时间，记录下模型盾构机刀盘上的微型水土压力监测元件和开挖面前方土体中的位移计、地表上的位移计监测元件的初始读数。将模型盾构机紧靠模型箱的洞口。同时开启盾构机的顶进电机、刀盘电机和螺旋出土器电机，模型盾构机开始掘进。模型盾构机开挖到预定位置时，同时关闭顶进电机、刀盘电机和螺旋出土器电机。开始盾构开挖面主动破坏试验。记录刀盘上的水土压力值，开挖面前方土体中的位移值，地表土体的沉降量，静置一段时间后测各监测元件的数值。本发明考虑了前期模型盾构的开挖过程，与真实盾构开挖面主动破坏前受前期掘进过程影响的实际情况相符。
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公开(公告)号：CN108445185A
公开(公告)日：2018-08-24
申请号：CN201810197383.4
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01N33/24
Abstract: 本发明公布了一种可开门式三维隧道开挖模拟模型试验箱，模型试验箱设置侧门、中央隔板和进水管网。侧门可方便开关，同时关闭后采用螺栓与模型箱连接，既便于隧道开挖试验结束后易于围岩的清理，又能保证模型箱整体的刚度。隔板将模型箱分为大小相同的两个小模型箱，可进行大、小两种尺寸的三维隧道开挖模型试验，尤其是可以同时进行两个小尺寸的三维隧道开挖模型试验。围岩填筑完成后可通过进水管网向模型箱内注水，可以将围岩内自由液面控制在试验设计位置。采用该模型箱可完成饱和地层、非饱和地层围岩条件，不同埋深、以及不同开挖面形式等复杂条件下的三维隧道开挖模型试验。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN108444740B
公开(公告)日：2020-04-24
申请号：CN201810199732.6
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01M99/00
Abstract: 本发明公开了一种可实现衬砌支护功能的土压平衡模型盾构试验机，包括模型箱、盾壳、切削系统、顶进系统、出土系统和支护系统。试验开始之前将衬砌固定在盾壳外部，并与盾壳截面保持同心。试验开始之前将通过连接装置讲衬砌固定在盾壳上。然后启动顶进系统和切削系统，切削下来的土体流入土压舱，土压舱内建立起稳定的土压力后启动螺旋出土器排土。试验过程中通过调节在刀盘转速、顶进速度和螺旋出土器的转速使开挖面保持稳定。开挖完成后，采用固定法兰将衬砌固定在模型箱上，将盾构机撤出模型箱，衬砌留在开挖完成的隧道内。采用该模型盾构机，不仅可以进行盾构机掘进参数、及其施工对地层及既有结构影响的研究。
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公开(公告)号：CN108414259B
公开(公告)日：2020-02-11
申请号：CN201810197392.3
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种可实现刀盘和衬砌压力监测功能的土压平衡盾构模型试验系统，包括模型箱和模型盾构机两部分。模型盾构机包括盾壳、切削系统、顶进系统、出土系统、支护系统和压力监测系统。模型箱中间位置可装卸的隔板，将模型箱分为体积相等的两部分。通过将衬砌固定在盾壳上完成盾构机掘进过程中的衬砌支护功能。在盾构机刀盘上布置土压力和水压力传感器，通过无线发射和接收装置实时发射和采集开挖面的土压力和水压力数据。衬砌外侧布置的土压力和水压力传感器，传感器引线从衬砌外侧引线槽引出，直接与外部数据采集装置连接。本模型盾构试验机既可以模拟盾构机的掘进过程，又可以模拟其衬砌支护功能。
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公开(公告)号：CN110442891A
公开(公告)日：2019-11-12
申请号：CN201910224817.X
申请日：2019-03-24
Applicant: 北京工业大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种考虑土拱效应的砂土地层深埋盾构隧道开挖面极限支护力计算方法，假定土体破坏模式，提出理论模型；根据理论计算模型，推导理论公式；建立数值3D模型，计算数值模拟中的极限支护力。本发明采用同样计算参数，将模型计算得到的开挖面极限支护力与数值模拟结果进行对比。计算得到的开挖面极限支护力均不断增大，呈线性关系，两条直线的斜率相近，理论模型计算结果要大于数值模拟结果，这与很多理论模型结果是一致的，表明模型计算结果是偏于安全的，具有一定的安全储备；在地层内摩擦角增大时，解析解和数值模拟解均随着隧道直径的增大而减小，近似呈对数关系，且两条曲线随地层内摩擦角的变化规律较为一致。
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公开(公告)号：CN108361042B
公开(公告)日：2019-10-29
申请号：CN201810197394.2
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种模拟浅埋盾构隧道开挖面被动破坏的试验方法，模型箱内填土完成后，记录下模型盾构机的刀盘上的微型水土压力监测元件和开挖面前方土体中的位移计、地表上的位移计监测元件的初始读数。将模型盾构机紧靠模型箱上的洞口，准备开挖。模型盾构机开挖到预定位置时，同时关闭顶进电机、刀盘电机和螺旋出土器电机。开始开挖面被动破坏试验。启动刀盘电机，同时打开顶进电机，不开螺旋出土器电机，实时记录各个监测元件的值，包括刀盘上的水土压力值，开挖面前方土体中的位移值，地表土体的位移量。然后关闭刀盘电机和顶进电机，测各监测元件的数值。与真实盾构机开挖面被动破坏的过程更为接近，使模型试验结果更加科学、准确。
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公开(公告)号：CN108506005B
公开(公告)日：2019-08-09
申请号：CN201810197391.9
申请日：2018-03-11
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种可实现刀盘压力监测功能的土压平衡模型盾构试验机，试验开始之前先将衬砌固定在盾壳外部，使衬砌和盾壳截面保持同心。衬砌传感器嵌入衬砌内部，引线通过衬砌上设置的引线槽导出，并与数据采集仪器连接。刀盘传感器引线通过刀盘面板背面的线槽进入刀盘驱动轴，传感器引线由此引到刀盘驱动轴末端。安装完成后向模型箱内填筑配置好的土体，填筑完成后启动盾构机经进行盾构隧道开挖模拟试验。刀盘上的压力传感器采集刀盘前方的土压力和水压力，通过无线发射和接收装置实时采集。衬砌上的压力传感器监测衬砌外的土压力和水压力，数据由外部数据采集装置采集。
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