專利名稱：一種模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備的制作方法
技術領域：
一種模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備技術領域[0001]本實用新型涉及一種地鐵盾構領域的實驗設備，特別涉及一種模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備。
背景技術：
[0002]土壓平衡盾構屬封閉式盾構，在盾構推進時，其前端刀盤旋轉掘削地層土體，切削下來的土體進入土艙，刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室。土壓平衡盾構把土料作為穩(wěn)定開挖面的介質，必要時添加改良劑對土壤進行改良。當土體充滿土艙時，其被動土壓與掘削面上的土、水壓基本相同，從而實現掘削面平衡穩(wěn)定。[0003]為了能保持壓力艙中的土壓平衡，必須使得切削下來的土體即壓力艙中的土體具有良好的塑流性，也就是說土壓平衡式盾構法成功的關鍵是要將開挖面切削下來的土體在壓力艙內調整成一種“塑性流動狀態(tài)”。很多情況下，開挖的土體本身不具有塑流性，從而嚴重影響施工進程甚至造成施工事故，出現“閉塞”問題。[0004]在避免土壓平衡式盾構施工中出現的“閉塞”問題時，壓力艙內土體的內摩擦角是一個主要的影響參數。摩擦系數可以直接反應螺旋排土過程需要克服的摩擦力大小，以此來判斷土體排出壓力艙的難易程度。通過觀察試驗過程中土體的水離析情況，可以初步判定土體改良劑加入的情況，若水離析情況嚴重，則改良劑加入已經過量，不宜再繼續(xù)添加。 此外，通過水離析現象還可以判斷改良土體的止水性，在土體達到理想狀態(tài)之后仍無水離析發(fā)生或者水離析不明顯，則表明土體的止水性比較好，反之則說明土體止水效果較差。對于粘性土和細粒土的內摩擦角和內聚力的測定可通過常規(guī)直剪試驗或三軸壓縮試驗進行測定，對于粗粒土則十分困難，如砂卵石，需要大型的直剪試驗或三軸壓縮試驗進行測定， 而這些試驗設備價格昂貴，試驗過程復雜繁瑣且成本相對較高。發(fā)明內容[0005]有鑒于此，本實用新型要解決的技術問題在于提供一種模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，通過測量土體與鋼材的外摩擦角，得出土體與鋼材的摩擦系數。[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是這樣實現的一種模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，所述實驗設備包括試驗架、支撐板、鋼板、塑料圓環(huán)、 量角器、量角器指針以及傳動裝置；其中，所述支撐板位于所述試驗架架臺中部，并固定在所述試驗架架臺上；所述傳動裝置包括傳動桿、滑塊，該滑塊沿所述傳動桿做垂直滑動；所述鋼板位于所述支撐板上方且相互間轉動連接，所述鋼板的第一端部與所述試驗架活動連接，使鋼板繞第一端部轉動；第二端部與所述滑塊搭接，當所述滑塊做垂直運動時，所述滑塊帶動所述鋼板沿其表面滑動且轉動；所述塑料圓環(huán)底部磨平，與所述鋼板緊密接觸；所述量角器與所述量角器指針相對轉動。[0007]作為優(yōu)選方案，所述量角器與所述量角器指針相對轉動為量角器固定在該鋼板上，所述量角器指針固定在該支撐板上。[0008]作為優(yōu)選方案，所述量角器與所述量角器指針相對轉動為所述量角器固定在該支撐板上，所述指針固定在該鋼板上。[0009]作為優(yōu)選方案，所述鋼板的長度大于所述試驗架架臺的長度，寬度大于所述塑料圓環(huán)直徑。[0010]作為優(yōu)選方案，所述傳動裝置采用手搖式絲杠傳動。[0011]本實用新型達到的技術效果如下本實用新型模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，通過測量土體與鋼材的外摩擦角，得出土體與鋼材的摩擦系數。而且，實驗設備結構簡單、成本低、操作簡便，試驗過程方便快捷，有利于現場技術人員快速獲得試驗結果。測得結果準確，能夠真實反映土體與鋼材的摩擦系數。


[0012]圖I是本實用新型模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備結構示意圖。
具體實施方式
[0013]如圖I所示，為本實用新型模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備結構，該實驗設備包括試驗架I、支撐板8、鋼板2、塑料圓環(huán)3、量角器4、量角器指針7以及傳動裝置。在本實施例中，試驗架I高I. 5m，長I. 2m，寬O. 4m，整個試驗架制作材料均為鋼鐵，鋼板2長80cm，寬30cm，材料是鋼板，為減少重量，支撐板8由木板制備，塑料圓環(huán)3直徑15cm，高10cm，底部磨平與鋼板2緊密接觸，量角器測量精度可精確到I °，記錄時估讀一位。[0014]支撐板8位于試驗架I架臺中部，并固定在所述試驗架I架臺上。傳動裝置采用公知的現有技術，本實施例中采用手搖式絲杠傳動，也可選擇其他的傳動方式。其中，傳動裝置包括傳動桿6、滑塊5，該滑塊5沿傳動桿6做垂直循環(huán)滑動。鋼板2位于支撐板8上方且相互間轉動連接，鋼板2的第一端部與所述試驗架I活動連接，使鋼板2繞第一端部轉動；第二端部與滑塊5搭接，當滑塊5做垂直運動時，滑塊5帶動鋼板2沿其表面滑動且轉動。塑料圓環(huán)3底部磨平，與鋼板2緊密接觸。量角器4與量角器指針7相對轉動，其中， 可以通過至少兩種方案實現上述相對轉動，比如，其一量角器4固定在該鋼板2上，量角器指針7固定在該支撐板8上；其二 量角器4固定在該支撐板8上，量角器指針7固定在該鋼板2上。[0015]工作過程為將塑料圓環(huán)3置于鋼板上2，通過手搖絲杠傳動裝置緩慢提起鋼板2，當塑料圓環(huán)3開始滑動時停止繼續(xù)上提，通過固定的量角器4和量角器指針7能夠測定此時鋼板2傾斜的角度Φ，即為土體與鋼板2的外摩擦角，記錄時估讀一位。土體與鋼板 2的摩擦系數可以通過公式f=tan Φ求得，每次實驗做3飛組，結果取其平均值。[0016]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，其特征在于，所述實驗設備包括試驗架、支撐板、鋼板、塑料圓環(huán)、量角器、量角器指針以及傳動裝置；所述支撐板位于所述試驗架架臺中部，并固定在所述試驗架架臺上；所述傳動裝置包括傳動桿、滑塊，該滑塊沿所述傳動桿做垂直滑動；所述鋼板位于所述支撐板上方且相互間轉動連接，所述鋼板的第一端部與所述試驗架活動連接，使鋼板繞第一端部轉動；第二端部與所述滑塊搭接，當所述滑塊做垂直運動時，所述滑塊帶動所述鋼板沿其表面滑動且轉動；所述塑料圓環(huán)底部磨平，與所述鋼板緊密接觸；所述量角器與所述量角器指針相對轉動。
2.根據權利要求I所述的模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，其特征在于，所述量角器與所述量角器指針相對轉動為量角器固定在該鋼板上，所述量角器指針固定在該支撐板上。
3.根據權利要求I所述的模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，其特征在于，所述量角器與所述量角器指針相對轉動為所述量角器固定在該支撐板上，所述指針固定在該鋼板上。
4.根據權利要求I所述的模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，其特征在于，所述鋼板的長度大于所述試驗架架臺的長度，寬度大于所述塑料圓環(huán)直徑。
5.根據權利要求I所述的模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備，其特征在于，所述傳動裝置采用手搖式絲杠傳動。
專利摘要本實用新型公開了一種模擬土壓平衡盾構螺旋出土器摩擦系數的實驗設備。包括試驗架、支撐板、鋼板、塑料圓環(huán)、量角器、量角器指針及傳動裝置。所述傳動裝置包括傳動桿、滑塊，該滑塊沿所述傳動桿做垂直滑動。所述鋼板位于所述支撐板上方且相互間轉動連接，所述鋼板的第一端部與所述試驗架活動連接，使鋼板繞第一端部轉動；第二端部與所述滑塊搭接，當所述滑塊做垂直運動時，所述滑塊帶動所述鋼板沿其表面滑動且轉動。本實用新型實驗設備，通過測量土體與鋼材的外摩擦角，得出土體與鋼材的摩擦系數。實驗設備結構簡單、成本低、操作簡便，試驗過程方便快捷，有利于現場技術人員快速獲得試驗結果。測得結果準確，能夠真實反映土體與鋼材的摩擦系數。
文檔編號G01N19/02GK202814856SQ20122036165
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權日2012年7月25日
發(fā)明者曹伍富, 徐凌, 王貴和, 楊宇友, 賈蒼琴 申請人:北京市軌道交通建設管理有限公司