一种TBM掘进辅助破岩的实验系统及试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110501145A(43)申请公布日2019.11.26(21)申请号201910596335.7G01N15/08(2006.01)(22)申请日2019.07.03(71)申请人中国科学院武汉岩土力学研究所地址430071湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号申请人武汉大学(72)发明人黄兴唐旭海邵祖亮刘泉声刘滨潘玉丛(74)专利代理机构武汉宇晨专利事务所42001代理人李鹏王敏锋(51)Int.Cl.G01M13/00(2019.01)G01N3/58(2006.01)G01N3/10(2006.01)G01N3/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种TBM掘进辅助破岩的实验系统及试验方法(57)摘要本发明公开了一种TBM掘进辅助破岩的实验系统，包括可滑动支撑平台、支撑平台预留孔、可锁定滚动轮、支撑平台导轨、热加载平台、平台预留孔、电磁波系统、红外线测温仪、刀盘装置、和刀盘反力架。还公开了一种TBM掘进辅助破岩的实验方法，可用于研究微波照射高温加热+液氮冷却作用对岩石物理力学性质的影响。CN110501145ACN110501145A权利要求书1/2页1.一种TBM掘进辅助破岩的实验系统，包括平台支架，其特征在于，还包括设置在平台支架上的热加载平台（6），热加载平台（6）上设置有支撑平台导轨（4）和刀盘反力架（11），刀盘反力架（11）上设置有刀盘装置（10），可滑动支撑平台（1）底部通过可锁定滚动轮（3）设置在支撑平台导轨（4）上，可滑动支撑平台（1）为开口朝上的盒体，支撑平台导轨（4）位于刀盘装置（10）下方，可滑动支撑平台（1）底部设置有支撑平台预留孔（2），支撑平台预留孔（2）通过支撑平台输氮管线与液氮罐（17）连接，支撑平台输氮管线上设置有支撑平台输氮控制阀门，热加载平台（6）上还设置有电磁波系统（8）和红外线测温仪（9），电磁波系统（8）与导波器（16）连接。2.根据权利要求1所述的一种TBM掘进辅助破岩的实验系统，其特征在于，所述的刀盘装置（10）包括油缸（22）、用于监测油缸（22）油压的油压表（23）、设置在油缸（22）的活塞端的刀盘（27）、以及设置在油缸（22）上用于测量油缸（22）的活塞端的贯入度的刻度表（26），油缸（22）上设置有进油管（24）和回油管（25），进油管（24）和回油管（25）分别与刀盘油缸泵连接。3.根据权利要求2所述的一种TBM掘进辅助破岩的实验系统，其特征在于，所述的热加载平台（6）设置在平台支撑座上，热加载平台（6）上还设置有岩芯夹持器放置槽，热加载平台（6）上还设置有预留管槽（21），预留管槽（21）一端与岩芯夹持器放置槽连通，预留管槽（21）另一端与平台支撑座的侧部的平台预留孔（7）连通，岩芯夹持器放置槽内放置有岩芯夹持器（14），岩芯夹持器（14）的侧部设置有岩芯夹持器预留孔（15），岩芯输氮管线一端依次贯穿平台预留孔（7）、预留管槽（21）后与岩芯夹持器预留孔（15）连通，岩芯输氮管线另一端与液氮罐（17）连接，岩芯输氮管线上设置有岩芯输氮控制阀门。4.根据权利要求3所述的一种TBM掘进辅助破岩的实验系统，其特征在于，所述的预留管槽（21）与岩芯输氮管线之间填充有环氧密封结构胶。5.利用权利要求3所述的TBM掘进辅助破岩的实验系统进行TBM掘进辅助破岩的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将岩石放置在可滑动支撑平台（1）上；步骤2、将支撑平台输氮管线一端与液氮瓶（17）连接，另一端与支撑平台预留孔（2）连接；步骤3、调整导波器（16）的角度，使电磁波系统（8）出射的电磁波照射岩石的设定目标位置，调整红外线测温仪（9）的角度，使红外线测温仪（9）照射并测量岩石的设定目标位置的温度；步骤4、调整电磁波系统（8）的电磁波功率，开启电磁波系统（8）及红外线测温仪（9），待岩石的设定目标位置的温度加温到设定温度值后关闭电磁波系统（8）及红外线测温仪（9），打开支撑平台输氮控制阀门，液氮通过支撑平台输氮管线进入可滑动支撑平台（1）内与岩石直接接触，设定时间后关闭支撑平台输氮控制阀门；步骤5、滑动可滑动支撑平台（1），将岩石推入到刀盘装置（10）下方；步骤6、打开刀盘油缸泵，通过刻度表（26）测量贯入度，通过油压表（23）读取加载力，得到贯入度与加载力之间的关系，步骤7、改变电磁波系统（8）的电磁波功率将岩石的设定目标位置的温度加温到新的设定温度值，重复步骤2～6，得到新的贯入度与加载力之间关系，2CN110501145A权利要求书2/2页步骤8、将岩芯夹持器（14）放入岩芯夹持器放置槽中；步骤9、将岩芯放入到岩芯夹持器（14）之中；将岩芯输氮管线一端与液氮