本發(fā)明涉及一種隧道掘進(jìn)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，特別涉及一種多功能微型隧道掘進(jìn)模型試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，隧道掘進(jìn)機(jī)已經(jīng)在各類隧道開挖中廣泛使用。近年來，城市地鐵隧道、市政給排水隧道、山嶺鐵（公）路隧道的建設(shè)對(duì)隧道掘進(jìn)機(jī)的需求越來越大，隨之而來是更多的問題有待解決。特別是面對(duì)一些難度較大的工程，理論分析和數(shù)值分析都無法考慮實(shí)際的復(fù)雜情況，此時(shí)必須借助室內(nèi)試驗(yàn)的手段，對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行模擬。目前，比較常用的隧道掘進(jìn)試驗(yàn)主要分為兩種形式：利用對(duì)稱性原理的半圓形隧道模型以及圓形隧道模型。半圓形隧道模型不具備開挖刀具，一般采用擋板的前進(jìn)或后退來模擬隧道開挖對(duì)開挖面的作用；圓形隧道模型大多也不具備開挖刀具，通常采用氣囊或擋板模擬開挖。上述開挖方式的問題在于只能模擬開挖面壓力的變化，不能模擬掘進(jìn)機(jī)開挖的全過程以及刀盤旋轉(zhuǎn)對(duì)開挖面的作用。少部分圓形隧道模型設(shè)計(jì)有刀盤，可進(jìn)行機(jī)械開挖，但刀盤制作通常較為簡(jiǎn)化且不可替換，掘進(jìn)機(jī)模型所能實(shí)現(xiàn)的功能比較單一，可擴(kuò)展性低。為了提高試驗(yàn)效率及控制時(shí)間、經(jīng)濟(jì)成本，急需一種既能夠模擬真實(shí)隧道開挖，又能夠?qū)崿F(xiàn)功能多樣化的多功能微型隧道掘進(jìn)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，以滿足日益復(fù)雜的隧道掘進(jìn)模擬科研需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是改善現(xiàn)有隧道掘進(jìn)模型試驗(yàn)機(jī)的不足，提供一種可模擬實(shí)際隧道掘進(jìn)機(jī)開挖且功能可擴(kuò)展的多功能微型隧道掘進(jìn)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，使其能夠滿足隧道掘進(jìn)模擬的科研需求，且降低試驗(yàn)的時(shí)間及經(jīng)濟(jì)成本。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種多功能微型隧道掘進(jìn)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，包括實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、微型隧道掘進(jìn)機(jī)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)和動(dòng)力控制系統(tǒng)；其中：

所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由鋁合金方管型材梁柱裝配而成，鋁合金方管型材梁柱通過螺栓和連接件組成框架結(jié)構(gòu)；所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下部四角帶有調(diào)平螺栓和錨固定件；所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上表面固定有預(yù)打孔的平臺(tái)鋼板；所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)側(cè)面固定有動(dòng)力控制系統(tǒng)上的工作箱；所述平臺(tái)鋼板上固定有動(dòng)力控制系統(tǒng)上的推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)和附屬拍照設(shè)備；

所述動(dòng)力控制系統(tǒng)包括推進(jìn)動(dòng)力控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)和控制箱，所述推進(jìn)動(dòng)力控制系統(tǒng)用以調(diào)節(jié)所述的微型隧道掘進(jìn)機(jī)的前進(jìn)速率和方向；所述轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)用以調(diào)節(jié)所述的刀盤的旋轉(zhuǎn)速率和方向；所述控制箱通過調(diào)節(jié)所述的微型隧道掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)狀態(tài)以滿足不同開挖需求。所述推進(jìn)動(dòng)力控制系統(tǒng)包括導(dǎo)軌、螺紋傳動(dòng)鋼軸、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、馬達(dá)齒輪、傳動(dòng)皮帶、鋼軸齒輪、支座板、箍爪、螺紋箍以及軸力應(yīng)變片，馬達(dá)齒輪固定于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上，鋼軸齒輪固定于螺紋傳動(dòng)鋼軸一端，馬達(dá)齒輪與鋼軸齒輪通過第一傳動(dòng)皮帶連接，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過第一傳動(dòng)皮帶帶動(dòng)螺紋傳動(dòng)鋼軸轉(zhuǎn)動(dòng)；螺紋箍抱箍在螺紋傳動(dòng)鋼軸上，螺紋傳動(dòng)鋼軸通過螺紋驅(qū)動(dòng)螺紋箍作前后運(yùn)動(dòng)；螺紋箍及箍爪均固定于支座板上，當(dāng)螺紋箍運(yùn)動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)支座板作前后運(yùn)動(dòng)，箍爪抱箍在導(dǎo)軌上，為支座板運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)向；螺紋傳動(dòng)鋼軸與鋼軸齒輪固定處預(yù)埋有軸力應(yīng)變片，所述軸力應(yīng)變片連接應(yīng)變采集器，用以測(cè)量推進(jìn)過程中螺紋傳動(dòng)鋼軸的軸力；所述轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、馬達(dá)齒輪、第二傳動(dòng)皮帶、刀盤齒輪、刀盤傳動(dòng)軸、固定螺栓以及刀盤；第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過固定螺栓固定于閉口封板或開口封板上，第二馬達(dá)齒輪固定在第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上，刀盤齒輪固定在傳動(dòng)軸一端上，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過皮帶連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸另一端上固定有刀盤，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)通過皮帶帶動(dòng)傳動(dòng)軸，進(jìn)而帶動(dòng)固定在傳動(dòng)軸上的刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)切削土體；

所述微型隧道掘進(jìn)機(jī)包括不銹鋼盾殼，不銹鋼盾殼包括連接部分、管片部分和機(jī)頭部分，連接部分由第一不銹鋼殼體和連接肋焊接成整體，連接肋底座通過螺栓固定于支座板上；機(jī)頭部分包括第二不銹鋼殼體、封板，第二不銹鋼殼體與封板通過螺栓連接；封板上部開有第一螺栓孔，用以與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)相連；周圍開有第二螺栓孔，用以與不銹鋼盾殼相連；封板中心開有中軸孔，用以固定刀盤傳動(dòng)軸；

所述的泥漿循環(huán)系統(tǒng)包括恒壓泵、泥漿池、廢漿池、進(jìn)漿管、進(jìn)漿壓力表、出漿管及出漿壓力表，進(jìn)漿管末端與注漿孔相連，進(jìn)漿管開端伸入泥漿池內(nèi)，進(jìn)漿管連接恒壓泵，出漿管開端與出漿孔相連，出漿管末端伸入廢漿池，恒壓泵通過進(jìn)漿管將新鮮泥漿以一定的壓力送入開挖面，開挖面的廢泥漿通過出漿管排出至廢漿池，進(jìn)漿管和出漿管上分別設(shè)有進(jìn)漿壓力表和出漿壓力表，用于監(jiān)測(cè)進(jìn)出泥漿壓力。

本發(fā)明中，所述封板為開口封板或閉口封板，開口封板即有出土口，閉口封板即無出土口。

本發(fā)明中，所述閉口封板上開有注漿孔和出漿孔，注漿孔用于向開挖面注入新鮮泥漿，出漿孔用于向外排出廢漿，所述的進(jìn)漿管末端與所述的閉口封板進(jìn)漿孔相連，所述的出漿管始端與所述的閉口封板出漿孔相連。

本發(fā)明中，所述開口封板上開有注漿孔和出土口，注漿孔用于向開挖面注入新鮮泥漿，出土口用于向外排出土，所述的進(jìn)漿管末端與所述的開口封板進(jìn)漿孔相連。

本發(fā)明中，控制箱上設(shè)包括推進(jìn)速率控制旋鈕、第一電源總開關(guān)（急停按鈕）、前進(jìn)按鈕、停止按鈕、后退按鈕、刀盤轉(zhuǎn)速控制旋鈕、第二電源總開關(guān)（急停按鈕）、正轉(zhuǎn)按鈕、停止按鈕和逆轉(zhuǎn)按鈕。

本發(fā)明中，通過控制箱調(diào)節(jié)所述的微型隧道掘進(jìn)機(jī)的速率、前進(jìn)方向和刀盤的旋轉(zhuǎn)速率、方向?qū)崿F(xiàn)其推進(jìn)-正轉(zhuǎn)、原地-正轉(zhuǎn)、推進(jìn)-反轉(zhuǎn)、原地-反轉(zhuǎn)、后退-正轉(zhuǎn)、后退-反轉(zhuǎn)等狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)不同隧道掘進(jìn)模擬需求；如遇微型隧道掘進(jìn)機(jī)卡機(jī)，可采用原地-正轉(zhuǎn)、原地-反轉(zhuǎn)、后退-正轉(zhuǎn)、后退-反轉(zhuǎn)等狀態(tài)解困。

本發(fā)明中，所述的封板預(yù)開多種功能孔，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)漿、出漿、出土、固定等作用。

本發(fā)明中，包含一套多用途泥漿循環(huán)系統(tǒng)。模擬泥水平衡盾構(gòu)時(shí)，從泥漿池泵送新鮮泥漿至開挖面以維持其穩(wěn)定性、排出廢漿至廢漿池；模擬土壓平衡盾構(gòu)時(shí)，取消廢漿池及出漿管，更換泥漿為潤(rùn)滑劑，向開挖面泵送潤(rùn)滑劑；模擬巖石隧道掘進(jìn)時(shí)，取消泥漿循環(huán)系統(tǒng)。

本發(fā)明中，所述的微型隧道掘進(jìn)機(jī)前端半徑略大與其他部分，用以模擬盾尾脫出所產(chǎn)生的地層損失。

根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明所述的微型隧道掘進(jìn)機(jī)具有真實(shí)盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵性功能：前端的刀盤可進(jìn)行機(jī)械開挖，機(jī)頭部分可模擬盾尾脫離產(chǎn)生的地層損失，可以模擬土壓平衡盾構(gòu)，借助泥漿循環(huán)系統(tǒng)還可模擬泥水平衡盾構(gòu)，通過更換不同類型刀盤用以適應(yīng)不同地層條件下的開挖；

2.采用模塊化設(shè)計(jì)，各功能模塊均相對(duì)獨(dú)立，方便日后的維護(hù)保養(yǎng)及功能拓展；

3.盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件組裝，縮短了設(shè)計(jì)和制作周期，降低了制造和維護(hù)成本；

4.自動(dòng)化程度高，除模擬土壓平衡盾構(gòu)時(shí)需要人工出土，其余試驗(yàn)步驟都可以通過按鈕控制，降低了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

附圖說明

圖1為多功能微型盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)總方案示意圖；

圖2為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)方案示意圖，其中：(a)為側(cè)視圖，(b)為俯視圖；

圖3為不銹鋼盾殼組成方案示意圖；

圖4為連接部分方案示意圖；其中：(a)為側(cè)視圖，(b)為俯視圖；

圖5為管片部分方案示意圖；其中：(a)為側(cè)視圖，(b)為俯視圖；

圖6為機(jī)頭部分方案示意圖，其中：(a)為側(cè)視圖，(b)為開口封板，(c)為閉口封板；

圖7為轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)方案示意圖，其中：(a)為側(cè)視圖，(b)為左視圖；

圖8為泥漿循環(huán)系統(tǒng)方案示意圖；

圖9為動(dòng)力控制系統(tǒng)方案示意圖，其中：(a)為控制箱固定方案示意圖，(b)為控制系統(tǒng)按鈕方案示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1試驗(yàn)平臺(tái)，2微型隧道掘進(jìn)機(jī)，3泥漿循環(huán)系統(tǒng)，4動(dòng)力控制系統(tǒng)，5鋁合金方管型材梁柱，6連接件，７平臺(tái)鋼板，8調(diào)平螺栓，9錨固件，10螺孔，11導(dǎo)軌，12螺紋傳動(dòng)鋼軸，13第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，14第一馬達(dá)齒輪，15第一傳動(dòng)皮帶，16鋼軸齒輪，17支座板，18箍爪，19螺紋箍，20軸力應(yīng)變片，21連接部分，22管片部分，23機(jī)頭部分，24第一不銹鋼殼體，25連接肋，26第二不銹鋼殼體，27閉口封板，28開口封板，29第一螺栓孔，30第二螺栓孔，31注漿孔，32出漿孔，33軸孔，34出土口，35土壓力盒，36第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，37第二馬達(dá)齒輪，38第二傳動(dòng)皮帶，39刀盤齒輪，40刀盤傳動(dòng)軸，41固定螺栓，42刀盤，43恒壓泵，44泥漿池，45廢漿池，46進(jìn)漿管，47進(jìn)漿壓力表，48出漿管，49出漿壓力表，50控制箱，51推進(jìn)動(dòng)力控制系統(tǒng)，52轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)，53控制旋鈕，54第一電源總開關(guān)（急停按鈕），55前進(jìn)按鈕，56停止按鈕，57后退按鈕，58刀盤轉(zhuǎn)速控制旋鈕，59第二電源總開關(guān)（急停按鈕），60正轉(zhuǎn)按鈕，61停止按鈕，62逆轉(zhuǎn)按鈕。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)例結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。

實(shí)施例1（泥水平衡盾構(gòu)的模擬）

如圖1所示，本發(fā)明的所述的多功能微型盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)，包括四大部分：試驗(yàn)平臺(tái)1、微型隧道掘進(jìn)機(jī)2、泥漿循環(huán)系統(tǒng)3以及動(dòng)力控制系統(tǒng)4?？赏ㄟ^該試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行泥水平衡盾構(gòu)隧道開挖模型試驗(yàn)。

試驗(yàn)前首先安裝試驗(yàn)平臺(tái)1，如圖2所示。試驗(yàn)平臺(tái)1由鋁合金方管型材梁柱5通過連接件6組裝框架結(jié)構(gòu)，平臺(tái)鋼板7通過螺栓固定于試驗(yàn)平臺(tái)1上部。試驗(yàn)平臺(tái)1四個(gè)桌腳下帶有調(diào)平螺栓8，試驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整調(diào)平螺栓8，使得平臺(tái)鋼板7處于水平狀態(tài)。試驗(yàn)平臺(tái)1通過錨固件9固定于地面上，以確保試驗(yàn)平臺(tái)1穩(wěn)定并提供微型隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)所需反力。為便于安裝輔助設(shè)備，如照明燈具、照相機(jī)等，平臺(tái)鋼板7上預(yù)設(shè)若干螺孔10。平臺(tái)鋼板7上安裝有推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)，如圖2所示。推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)包括導(dǎo)軌11、螺紋傳動(dòng)鋼軸12、第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13、第一馬達(dá)齒輪14、第一傳動(dòng)皮帶15、鋼軸齒輪16、支座板17、箍爪18、螺紋箍19以及軸力應(yīng)變片20。第一馬達(dá)齒輪14固定于第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13上，鋼軸齒輪16固定于螺紋傳動(dòng)鋼軸12上，第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13通過第一傳動(dòng)皮帶15帶動(dòng)螺紋傳動(dòng)鋼軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋箍19抱箍在螺紋傳動(dòng)鋼軸12上，螺紋傳動(dòng)鋼軸12通過螺紋驅(qū)動(dòng)螺紋箍19前后運(yùn)動(dòng)。螺紋箍19及箍爪18均固定于支座板17上，螺紋箍19的運(yùn)動(dòng)可帶動(dòng)支座板17運(yùn)動(dòng)，箍爪18抱箍在導(dǎo)軌11上，為支座板運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)向。在螺紋傳動(dòng)鋼軸12與齒輪16固定的一端打盲孔，預(yù)埋軸力應(yīng)變片20，外接應(yīng)變采集器，用以測(cè)量推進(jìn)過程中螺紋傳動(dòng)鋼軸12的軸力。

如圖3~圖6所示，微型隧道掘進(jìn)機(jī)由不銹鋼盾殼和動(dòng)力系統(tǒng)組成，動(dòng)力系統(tǒng)由推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)組成，其中前者在圖2中已做說明。不銹鋼盾殼分為連接部分21、管片部分22和機(jī)頭部分23，這三部分之間通過螺栓相連，管片部分22根據(jù)推進(jìn)長(zhǎng)度的需求可選擇使用一段或若干段。如圖4所示，連接部分21包括第一不銹鋼殼體24和連接肋25，二者通過焊接成整體，連接肋25底座開有螺栓孔，通過螺栓固定于支座板17上。如圖5所示為管片部分22。如圖6所示，機(jī)頭部分23包括第二不銹鋼殼體26和閉口封板27，二者通過螺栓連接在一起。閉口封板27上部開有四個(gè)第一螺栓孔29，用以與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)相連；周圍開有四個(gè)第二螺栓孔30，用以與不銹鋼盾殼26相連。閉口封板27開有注漿孔31和出漿孔32，出漿孔31用于向開挖面注入新鮮泥漿，出漿孔32用于向外排出廢漿。閉口封板27中心開有中軸孔33，用以固定刀盤傳動(dòng)軸40（圖7）。

如圖7所示，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)包括第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)36、第二馬達(dá)齒輪37、第二傳動(dòng)皮帶38、刀盤齒輪39、刀盤傳動(dòng)軸40、固定螺栓41以及刀盤42。第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)36通過固定螺栓40固定在閉口封板27上。第二馬達(dá)齒輪37固定在第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)36上，刀盤齒輪39固定在傳動(dòng)軸40上，第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)36通過皮帶帶動(dòng)傳動(dòng)軸40，進(jìn)而帶動(dòng)固定在傳動(dòng)軸40上的刀盤42轉(zhuǎn)動(dòng)切削土體。

如圖8所示，泥漿循環(huán)系統(tǒng)3包括恒壓泵43、泥漿池44、廢漿池45、進(jìn)漿管46、進(jìn)漿壓力表47、出漿管48及出漿壓力表49。進(jìn)漿管46末端與注漿孔31相連，出漿管48開端與出漿孔32相連。恒壓泵43通過進(jìn)漿管46將新鮮泥漿以一定的壓力送入開挖面，開挖面的廢泥漿通過出漿管48排出至廢漿池45。進(jìn)漿管46和出漿管48上分別有進(jìn)漿壓力表47和出漿壓力表49，用于監(jiān)測(cè)進(jìn)出泥漿壓力。

如圖9所示，動(dòng)力控制系統(tǒng)4包括控制箱50、推進(jìn)動(dòng)力控制系統(tǒng)51和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)52。控制箱50由螺栓固定于試驗(yàn)平臺(tái)1的側(cè)面。控制箱50包括推進(jìn)速率控制旋鈕53、第一電源總開關(guān)（急停按鈕）54、前進(jìn)按鈕55、停止按鈕56和后退按鈕57。用于轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)52的按鈕為刀盤轉(zhuǎn)速控制旋鈕58、第二電源總開關(guān)（急停按鈕）59、正轉(zhuǎn)按鈕60、停止按鈕61和逆轉(zhuǎn)按鈕62。試驗(yàn)開始前，打開第一電源總開關(guān)（急停按鈕）54和第二電源總開關(guān)（急停按鈕）59，整個(gè)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)。按下前進(jìn)按鈕55，微型盾構(gòu)進(jìn)開始推進(jìn)，通過推進(jìn)速率控制旋鈕53可以調(diào)節(jié)微型隧道掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)速率；按下正轉(zhuǎn)按鈕60，刀盤開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過刀盤轉(zhuǎn)速控制旋鈕58可以調(diào)節(jié)刀盤轉(zhuǎn)速。如需停止掘進(jìn)，按下停止按鈕56停止微型隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、按下停止按鈕61停止刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)。按下停止按鈕56隨后按下后退按鈕57，即可使微型隧道掘進(jìn)機(jī)后退；按下停止按鈕61隨后按下刀盤逆轉(zhuǎn)按鈕62，可使刀盤反轉(zhuǎn)。如遇緊急情況，關(guān)閉第一電源總開關(guān)（急停按鈕）54和第二電源總開關(guān)（急停按鈕）59，切斷電源開關(guān)，即可停止微型隧道掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)和刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)。推進(jìn)動(dòng)力控制系統(tǒng)51和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)52相對(duì)獨(dú)立，通過調(diào)節(jié)順、停、逆三種按鈕，可以實(shí)現(xiàn)微型隧道掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)-正轉(zhuǎn)、原地-正轉(zhuǎn)、推進(jìn)-反轉(zhuǎn)、原地-反轉(zhuǎn)、后退-正轉(zhuǎn)、后退-反轉(zhuǎn)狀態(tài)，以應(yīng)對(duì)不同的試驗(yàn)情況。

試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先將多功能微型盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)個(gè)部分組裝并調(diào)試完成，隨后將刀盤抵至土箱邊緣。試驗(yàn)開始時(shí)，開啟各電源開關(guān)，開啟微型隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)-正轉(zhuǎn)狀態(tài)，調(diào)節(jié)推進(jìn)速率控制旋鈕53和刀盤轉(zhuǎn)速控制旋鈕58，使微型隧道掘進(jìn)機(jī)緩慢進(jìn)入土體，同時(shí)采用泥漿循環(huán)系統(tǒng)3向開挖面泵送新鮮泥漿。試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，應(yīng)通過軸力應(yīng)變片20、進(jìn)漿管壓力表47和出漿管壓力表49所得數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微型隧道掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)力和泥漿壓力。如推進(jìn)過程中發(fā)生卡機(jī)現(xiàn)象，可通過微型隧道掘進(jìn)機(jī)的原地-正轉(zhuǎn)、原地-反轉(zhuǎn)、后退-正轉(zhuǎn)、后退-反轉(zhuǎn)等狀態(tài)解困。

實(shí)施例2（模擬土壓平衡盾構(gòu)）

如圖1所示，本發(fā)明的所述的多功能微型盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)，包括四大部分：試驗(yàn)平臺(tái)1、微型隧道掘進(jìn)機(jī)2、泥漿循環(huán)系統(tǒng)3以及動(dòng)力控制系統(tǒng)4?？赏ㄟ^該試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行土壓平衡盾構(gòu)隧道開挖模型試驗(yàn)。

按照?qǐng)D1~圖5安裝配置該試驗(yàn)系統(tǒng)。

模擬土壓平衡盾構(gòu)時(shí)需采用開口封板28，取消廢漿池45、出漿管48、出漿壓力表49和進(jìn)漿壓力表47，替換泥漿池44中的泥漿為潤(rùn)滑劑（水或泡沫）。

如圖6所示，開口封板28上部開有四個(gè)第一螺栓孔29，用以與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)相連；周圍開有四個(gè)第二螺栓孔30，用以與不銹鋼盾殼26相連。開口封板28開有注漿孔31，用以向開挖面泵入潤(rùn)滑劑。開口封板28中心開有軸孔33，用以固定刀盤傳動(dòng)軸40（圖7）。開口封板28下部開有出土口34，刀盤42切削土體產(chǎn)生碎土落至出土口34，隨后進(jìn)入不銹鋼盾殼26。開口封板28上固定有土壓力盒35，用以監(jiān)測(cè)土倉(cāng)內(nèi)土壓力。

試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先將多功能微型盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)個(gè)部分組裝并調(diào)試完成，隨后將刀盤抵至土箱邊緣。試驗(yàn)開始時(shí)，開啟各電源開關(guān)，開啟微型隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)-正轉(zhuǎn)狀態(tài)，調(diào)節(jié)推進(jìn)速率控制旋鈕53和刀盤轉(zhuǎn)速控制旋鈕58，使微型隧道掘進(jìn)機(jī)緩慢進(jìn)入土體，同時(shí)采用泥漿循環(huán)系統(tǒng)3向開挖面泵送潤(rùn)滑劑。試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，應(yīng)通過軸力應(yīng)變片20所得數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微型隧道掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)力、通過土壓力盒35監(jiān)測(cè)土倉(cāng)壓力。推進(jìn)過程中切削下來的土體堆積在第二不銹鋼殼體26中，可隨時(shí)用小鏟子將積土清出。如推進(jìn)過程中發(fā)生卡機(jī)現(xiàn)象，可通過微型隧道掘進(jìn)機(jī)的原地-正轉(zhuǎn)、原地-反轉(zhuǎn)、后退-正轉(zhuǎn)、后退-反轉(zhuǎn)等狀態(tài)解困。

實(shí)施例3（模擬巖石隧道掘進(jìn)機(jī)）

如圖1所示，本發(fā)明的所述的多功能微型盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)，包括四大部分：試驗(yàn)平臺(tái)1、微型隧道掘進(jìn)機(jī)2、泥漿循環(huán)系統(tǒng)3以及動(dòng)力控制系統(tǒng)4?？赏ㄟ^該試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行巖石隧道開挖模型試驗(yàn)。

按照?qǐng)D1~圖5安裝配置該試驗(yàn)系統(tǒng)。

模擬巖石隧道掘進(jìn)機(jī)時(shí)需采用開口封板28，取消土壓力盒35。巖石隧道模擬試驗(yàn)中一般采用類巖材料（石膏、水泥等）模擬巖體，不考慮水的存在，故不需要泥漿或者潤(rùn)滑劑，所以取消泥漿循環(huán)系統(tǒng)3。

試驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先將多功能微型盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn)系統(tǒng)個(gè)部分組裝并調(diào)試完成，隨后將刀盤抵至巖體邊緣。試驗(yàn)開始時(shí)，開啟各電源開關(guān)，開啟微型隧道掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)-正轉(zhuǎn)狀態(tài)，調(diào)節(jié)推進(jìn)速率控制旋鈕53和刀盤轉(zhuǎn)速控制旋鈕58，使微型隧道掘進(jìn)機(jī)緩慢進(jìn)入巖體。試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，應(yīng)通過軸力應(yīng)變片20所得數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微型隧道掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)力。推進(jìn)過程中切削下來的巖石粉末和碎屑堆積在第二不銹鋼殼體26中，可隨時(shí)用小鏟子將粉末清出。如推進(jìn)過程中發(fā)生卡機(jī)現(xiàn)象，可通過微型隧道掘進(jìn)機(jī)的原地-正轉(zhuǎn)、原地-反轉(zhuǎn)、后退-正轉(zhuǎn)、后退-反轉(zhuǎn)等狀態(tài)解困。