模拟试验台用侧向液压加载装置

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模拟试验台用侧向液压加载装置\n技术领域\n[0001] 本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种用于模拟试验台的侧向液压加载装置。\n背景技术\n[0002] 通过试验的方法来研究盾构掘进机在地下施工隧道时的特性是一种科学、有效的方法。国内外相关实验室及大学设计相应模拟试验台来进行特定工程试验，如上海隧道工程股份有限公司研制了大型盾构掘进模拟试验平台，进行盾构施工试验。通过在模拟试验台做模拟试验，如何使模拟试验台中的试验土充分模拟盾构掘进机施工过程中的实际土层是至关重要的。为了模拟盾构掘进机在较深的覆土中进行施工，就有必要通过一定的方法给模拟盾构掘进机周围的土体施加一定的压力，从而研究盾构掘进机在不同地质条件、不同施工深度进行施工时的土体的特性、盾构掘进机的特性以及机土之间的相互作用关系。\n[0003] 中国专利ZL200420110890.3(专利权人为上海隧道工程股份有限公司)公开了一种模拟试验台囊袋加载系统。其采用囊袋加载系统对模拟试验台内土体进行加载，通过水泵将清水经过压力调节回路输送到囊袋中，压力调节回路分为五支，每支回路依次设置减压阀、止回阀和蝶阀，每支回路可以单独手动设置压力，并设有压力传感器对压力进行检测。其土箱为水平放置的圆柱形，每支回路控制的囊袋布置在同一个圆形断面上。囊袋加载压力最大为0.4MPa，通过对土体施加按一定规律分布的压力，来模拟盾构掘进机在地下不同深度施工的情况。该专利中囊袋加载中囊袋容易损毁影响试验，加载压力较小，加载压力只能设置五个不同压力并且需手动调节。其囊袋布置方式不能模拟出上下不同土层压力，并且加载系统模拟土体与实际情况有一定差异。因此，有必要开发一种新的模拟试验台用加载系统。\n发明内容\n[0004] 本发明针对现有技术加载系统中的囊袋容易损毁、加载压力小、加载压力只有固定几个压力，而不能连续模拟出上下不同土层的压力，不能真实地模拟土体的状况，而提供一种新型的模拟试验台用侧向液压加载装置。\n[0005] 本发明的模拟试验台用侧向液压加载装置作为一个整体分别放置在两侧土建侧墙内，其包括：\n[0006] 一侧墙预埋钢板，用于预埋在浇筑混凝土侧墙内；\n[0007] 若干平行且均匀排布的固定桶，其内端固定在所述侧墙预埋钢板上；\n[0008] 若干液压缸，分别同轴且可伸缩地设置在各固定桶内，其内端与所述侧墙预埋钢板固定连接；\n[0009] 若干加载柱桶，分别同轴地设置在各固定桶内且套于各液压缸之外，其外端与所述液压缸的外端固定连接，在所述液压缸的驱动下可在所述固定桶内自由伸缩移动；\n[0010] 一封板，将所述侧墙预埋钢板的顶端和底端与所述固定桶的外端连成一片整体，用于承载土体对其作用力。\n[0011] 其中，所述液压缸的内端通过螺栓与所述侧墙预埋钢板固定连接。\n[0012] 所述加载柱桶的外端通过螺栓与所述液压缸的外端固定连接。\n[0013] 所述加载柱桶与所述固定桶之间通过密封圈进行密封。\n[0014] 本发明的积极进步效果在于：本发明的模拟试验台用侧向液压加载装置通过液压缸在液压驱动下伸出，带动加载柱桶伸出，对土体进行挤压，土体受到压缩而压力上升，从而模拟此处土体压力；并通过调节液压缸驱动压力的大小，实现对土体不同压力的挤压，来模拟不同土体的压力；通过对不同液压缸设定不同的压力，可以模拟出各种有规律的土体压力，从而模拟盾构机在地下不同深度、盾构机上下不同土层压力施工情况。\n附图说明\n[0015] 图1为本发明侧向液压加载装置的部分剖面结构示意图；\n[0016] 图2为本发明侧向液压加载装置的封板侧面结构示意图；\n[0017] 图3为本发明侧向液压加载装置安装于混凝土侧墙内的部分剖面结构示意图；以及\n[0018] 图4为本发明侧向液压加载装置的液压控制系统原理图。\n具体实施方式\n[0019] 如图1～2，为本发明侧向液压加载装置结构示意图，本发明侧向液压加载装置包括：\n[0020] 一例墙预埋钢板10，为一基础结构；\n[0021] 若干固定桶20，如图2所示本实施例为24只，平行且均匀排布，具有一内端21和一外端22，固定桶20的内端21固定在侧墙预埋钢板10上；\n[0022] 若干液压缸30，如本实施例为24只，分别设置在相应的固定桶20内，且与固定桶\n20同轴，可在固定桶20内伸缩地操作，液压缸30具有一内端31和一外端32，液压缸30的内端31通过螺栓11与侧墙预埋钢板10固定连接；\n[0023] 若干加载柱桶40，如本实施例为24只，加载柱桶40之间左右间距为1米，上下间距为1.25米，分别设置在各固定桶20内且套于各液压缸30之外，且分别与固定桶20同轴，加载柱桶40具有一外端42，外端42通过螺栓11与液压缸30的外端32固定连接，加载柱桶40在液压缸30的驱动下可在固定桶20内自由伸缩移动，加载柱桶40与固定桶20之间通过密封圈23进行密封；\n[0024] 一封板50，将侧墙预埋钢板10的顶端和底端与固定桶20的外端22连成一片整体，用于承载土体对其作用力。\n[0025] 如图3所示，于模拟试验时，将本发明的侧向液压加载装置作为一个整体通过其上的侧墙预埋钢板10于浇筑混凝土侧墙80时预埋其内，而且是在两侧混凝土侧墙80内各预埋一台，与混凝土侧墙80紧密贴合。液压缸30在液压的驱动下伸出，从而带动加载柱桶\n40伸出，对土体进行挤压，土体受到压缩压力上升，从而模拟此处土体压力。通过改变液压缸30内液压油的压力，可以实现对土体不同压力挤压，模拟不同土体的压力。通过对2台侧向液压加载装置的48只液压缸设定不同压力，能对土体施加按一定规律分布的压力，可以模拟各种状况的土体压力，从而模拟盾构机在地下不同深度、盾构机上下不同土层压力施工的情况。\n[0026] 如图4所示，为液压控制系统的工作原理图，其对本发明侧向液压加载装置进行液压控制。主要包括：油箱91、电机92、液压泵93、电磁换向阀94、溢流阀95、比例溢流阀\n96、三位四通换向阀97、液压缸30，两位两通换向阀99、液压传感器98。油箱91储存有液压油，可分离油液中的气体及沉淀污物，液压泵93经电机92提供动力，从油箱91中吸出并排出高压液压油，后经电磁换向阀94和溢流阀95加载或卸载液压油，经过比例溢流阀96连续调节液压控制系统中的油压，再经三位四通换向阀97对液压油路进行切换，最后经连接在液压缸30大小腔回路上的两位两通换向阀99实现液压油路的通断，从而控制液压缸30在固定桶20中的伸缩而对土体施加压力。液压传感器98与液压缸30大腔连接，可以测量液压缸30加载压力。