专利摘要

本发明实施例提供了一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，该平台设置于渣土样上方，其包括：锥形工作台、坍落度桶、升降机构Ⅰ、升降机构Ⅱ、电测式十字剪切板Ⅰ、电测式十字剪切板Ⅱ和振动装置；锥形工作台包括：锥形体及悬臂支撑架，锥形体的下部直径小于其上部直径，其上表面为水平面；坍落度桶位于锥形工作台上方；升降机构Ⅰ与锥形工作台固定连接；升降机构Ⅱ分别与悬臂支撑架、坍落度桶连接；电测式十字剪切板Ⅰ安装于锥形体的上表面；电测式十字剪切板Ⅱ安装于锥形体的底部；振动装置安装于锥形体内部。本发明能够较为自动化地得到多项较为准确的渣土状态参数，能够对掌子面的土体改良情况做出综合评价。

权利要求

1.一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，其特征在于，所述平台设置于渣土样上方，其包括：锥形工作台、坍落度桶、升降机构Ⅰ、升降机构Ⅱ、电测式十字剪切板Ⅰ、电测式十字剪切板Ⅱ和振动装置；

所述锥形工作台包括：锥形体及悬臂支撑架，所述锥形体的下部直径小于其上部直径，其上表面为水平面；

所述坍落度桶位于锥形工作台上方；

所述升降机构Ⅰ与锥形工作台固定连接；

所述升降机构Ⅱ分别与悬臂支撑架、坍落度桶连接；

所述电测式十字剪切板Ⅰ安装于锥形体的上表面；

所述电测式十字剪切板Ⅱ安装于锥形体的底部；

所述振动装置安装于锥形体内部。

2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述平台还包括：被动贯入秆，所述被动贯入秆的一端与悬臂反力架固定连接，并通过悬臂反力架垂直设置于坍落度桶上方，其另一端具有圆锥形探头，所述圆锥形探头通过电测技术量测贯入阻力；

所述悬臂反力架设置于升降机构Ⅰ上方；

所述悬臂反力架安装有位移检测装置，所述位移检测装置用于测量坍落度桶所获取土样在坍落度桶移除前后的高度变化。

3.根据权利要求2所述的平台，其特征在于，所述位移检测装置为激光位移传感器。

4.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述升降机构Ⅰ包括：步进电机Ⅰ、步进杆Ⅰ和悬臂架Ⅰ

所述升降机构Ⅱ包括：步进电机Ⅱ、步进杆Ⅱ和悬臂架Ⅱ。

5.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述悬臂支撑架设置有运动相机，所述运动相机用于坍落度桶抬升后对渣土样进行拍照。

说明书

技术领域

本发明涉及测试装备技术领域，尤其涉及一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台。

背景技术

近些年来，我国城市轨道交通建设在不断升温，因此作为现代化、机械化的施工设备盾构机的需求也在持续增长。土压平衡盾构在其中占有较大的比重。掌子面的土体改良情况的确定是盾构机在掘进过程中保障施工安全、保证施工质量的重要组成部分。同时，人工测试存在着效率低、成本高、误差较大的问题，无法及时准确地得到掌子面的土体改良情况，从而也给施工安全埋下隐患。

发明内容

本发明的实施例提供了一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，所述平台设置于渣土样上方，其包括：锥形工作台、坍落度桶、升降机构Ⅰ、升降机构Ⅱ、电测式十字剪切板Ⅰ、电测式十字剪切板Ⅱ和振动装置；

所述锥形工作台包括：锥形体及悬臂支撑架，所述锥形体的下部直径小于其上部直径，其上表面为水平面；

所述坍落度桶位于锥形工作台上方；

所述升降机构Ⅰ与锥形工作台固定连接；

所述升降机构Ⅱ分别与悬臂支撑架、坍落度桶连接；

所述电测式十字剪切板Ⅰ安装于锥形体的上表面；

所述电测式十字剪切板Ⅱ安装于锥形体的底部；

所述振动装置安装于锥形体内部。

优选地，所述平台还包括：被动贯入秆，所述被动贯入秆的一端与悬臂反力架固定连接，并通过悬臂反力架垂直设置于坍落度桶上方，其另一端具有圆锥形探头，所述圆锥形探头通过电测技术量测贯入阻力；

所述悬臂反力架设置于升降机构Ⅰ上方；

所述悬臂反力架安装有位移检测装置，所述位移检测装置用于测量坍落度桶所获取土样在坍落度桶移除前后的高度变化。

优选地，所述位移检测装置为激光位移传感器。

优选地，所述升降机构Ⅰ包括：步进电机Ⅰ、步进杆Ⅰ和悬臂架Ⅰ

所述升降机构Ⅱ包括：步进电机Ⅱ、步进杆Ⅱ和悬臂架Ⅱ；

优选地，所述悬臂支撑架设置有运动相机，所述运动相机用于坍落度桶抬升后对渣土样进行拍照。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，具有以下有益效果：在不影响测试效果的情况下，本发明装置自动化运行程度较高且占地面积较小；本发明装置可自动化测试渣土的三种状态指标，为土压平衡盾构掘进过程中对于掌子面土体改良情况的判断提供新方法和新思路；本发明还具有结构简单易操作等优点。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台的左视图；

图3为本发明实施例提供的一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台的俯视图。

附图标记：

1-悬臂反力架，2-激光位移传感器，3-被动贯入秆，4-步进电机Ⅰ，5-步进杆Ⅰ，6-锥形体，7-电测式十字剪切板Ⅰ，8-振动马达，9-电测式十字剪切板Ⅱ，10-运动相机，11-步进电机Ⅱ，12-步进杆Ⅱ，13-坍落度桶，14-悬臂支撑架，15-悬臂架Ⅰ，16-悬臂架Ⅱ。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明实施例提供了一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，如图1-3所示，该平台设置于渣土样上方，其包括：锥形工作台、坍落度桶13、升降机构Ⅰ、升降机构Ⅱ、电测式十字剪切板Ⅰ7、电测式十字剪切板Ⅱ9和振动装置。其中，锥形工作台包括：锥形体6及悬臂支撑架14，锥形体6的下部直径小于其上部直径，其上表面为水平面；坍落度桶13位于锥形工作台上方；升降机构Ⅰ与锥形工作台固定连接，用于控制锥形工作台的升降；升降机构Ⅱ与坍落度桶13连接，用于控制坍落度桶的升降；电测式十字剪切板Ⅰ7安装于锥形体的上表面，可在坍落度桶13获取土样后自动进行并获得土体剪切破坏时所施加的扭矩，根据十字剪切板的既定尺寸实现获取渣土样的抗剪强度；电测式十字剪切板Ⅱ9安装于锥形体的底部，使锥形工作台位于渣土中时获得土体剪切破坏时所施加的扭矩，根据十字剪切板的既定尺寸实现获取渣土的抗剪强度；振动装置安装于锥形体内部，在获取渣土样和完成试验后自动进行振动，以实现渣土样的捣实以及试验后的辅助清理；升降机构Ⅱ还与悬臂支撑架14固定连接。

实施例二

本发明实施例提供了一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，如图1-3所示，该平台固定于渣土车且位于渣土样上方，其包括：锥形工作台、坍落度桶13、升降机构Ⅰ、升降机构Ⅱ、电测式十字剪切板Ⅰ7、电测式十字剪切板Ⅱ9和振动马达8、悬臂反力架1、激光位移传感器2、被动贯入秆3和运动相机10。其中，锥形工作台包括：锥形体6及悬臂支撑架14，悬臂支撑架14固定于锥形体6的一侧，锥形体6的下部直径小于其上部直径，其上表面为水平面；坍落度桶13位于锥形体6上方。

升降机构Ⅰ包括：步进电机Ⅰ4、步进杆Ⅰ5和悬臂架Ⅰ15，步进电机Ⅰ4固定于渣土车使锥形体6位于渣土样上方。步进电机Ⅰ4与步进杆Ⅰ5驱动连接，步进杆Ⅰ5和悬臂架Ⅰ15固定连接，悬臂架Ⅰ15与锥形体6之间刚性连接。步进电机Ⅰ4可自动化控制其顶出长度，从而控制锥形工作台的位置以实现被动贯入以及渣土的获取。

升降机构Ⅱ包括：步进电机Ⅱ11、步进杆Ⅱ12和悬臂架Ⅱ16，步进电机Ⅱ11固定于悬臂支撑架14上，步进电机Ⅱ11与步进杆Ⅱ12驱动连接，步进杆Ⅱ12与悬臂架Ⅱ16固定连接，悬臂架Ⅱ16与与坍落度桶13之间刚性连接。步进电机Ⅱ11可自动化控制其顶出长度，从而控制坍落度桶13的升降，以实现坍落度土样的获取。

电测式十字剪切板Ⅰ7安装于锥形体6的上表面，可在坍落度桶13获取土样后自动进行并获得土体剪切破坏时所施加的扭矩，根据十字剪切板7的既定尺寸实现获取渣土样的抗剪强度。

电测式十字剪切板Ⅱ9安装于锥形体6的底部，可在锥形工作台位于渣土车中的渣土时获得土体剪切破坏时所施加的扭矩，根据十字剪切板9的既定尺寸实现获取渣土的抗剪强度。

振动马达8安装于锥形体6内部，在获取渣土样和完成试验后自动进行振动，以实现渣土样的捣实以及试验后的辅助清理。

运动相机10固定在锥形工作台的悬臂支撑架14上，可在坍落度桶13抬升后对渣土进行拍照，以实现渣土样情况的记录。

悬臂反力架3固定于渣土车上且位于步进电机Ⅰ4上方，被动贯入秆1通过悬臂反力架3垂直固定于坍落度桶13上方，其位于坍落度桶上方的端部具有圆锥形探头，圆锥形探头通过电测技术量测贯入阻力（锥尖阻力、侧壁阻力），配合步进电机Ⅰ4对坍落度桶13中的渣土样的匀速抬升进行被动贯入试验，以获得坍落渣土样的强度、变形指标。其中，臂反力架3具有较大的抗弯刚度与被动贯入秆1刚性连接，以实现在进行被动贯入试验时被动贯入秆1位置不发生变化。

激光位移传感器2安装在悬臂反力架3上，用于记录坍落度桶13所获取土样在坍落度桶13移除前后的高度变化。

如图2所示，本发明实施例中，设置了静态被动贯入秆1，配合步进电机Ⅰ4对于锥形工作台的抬升实现渣土样的贯入试验，避免过多活动部件，减少了部件的损坏。

本发明实施例提供了一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测试验方法，包括如下步骤：

A、设定试验参数，试验参数包括坍落度桶尺寸、电测式十字剪切板尺寸、锥形工作台最低位置与悬臂架之间的距离、被动贯入秆尺寸；

（1）坍落度桶尺寸

为满足空间布设的需求，取直径为200mm、高度为200mm的非标准坍落度桶。

（2）电测式十字剪切板尺寸

为满足空间布设的需求，并尽可能的减少桶内十字剪切板对坍落度测量的影响以及防止渣土样沿桶侧壁发生整体旋转，十字剪切板的直径尺寸小于坍落度桶直径的1/3。本发明实施例中，十字剪切板取高度为35mm、旋转直径为30mm、厚度为5mm。为防止安装错误，取电测式十字剪切板Ⅰ、电测式十字剪切板Ⅱ为相同尺寸。

（3）锥形工作台最低位置与悬臂架之间的距离

为满足空间布设的需求，锥形工作台最低位置与悬臂架之间的距离取为800mm。

（4）被动贯入秆尺寸

被动贯入秆3尺寸取长度为300mm、直径为20mm、圆锥形部分长度为15mm，被动贯入秆的圆锥形探头位于坍落度桶上方并间隔一定距离，以满足空间布设的需求，使得坍落度试验与被动贯入试验不发生干扰。

B、启动步进电机Ⅱ11，将坍落度桶13放置于锥形工作台的锥形体6上；

C、被动贯入度试验

C1、电机步进电机Ⅰ4，将锥形工作台降落到渣土车中渣土样的最低位置，渣土没过坍落度桶桶口，并启动振动马达8，使渣土进入坍落度桶13，以实现渣土样的获取；

C2、启动步进电机Ⅰ4，使锥形工作台脱离渣土并以一定速率匀速向被动贯入秆靠3近并开始进行被动贯入，直到被动贯入秆探头距离坍落度桶底5cm时停止贯入；

C3、被动贯入秆的圆锥形探头通过电测技术量测贯入阻力（锥尖阻力、侧壁阻力），结合贯入速率，得到土的强度、变形指标。

D、坍落度及抗剪强度测试；

D1、启动步进电机Ⅰ4，使锥形工作台降落到渣土车中渣土样的最低位置，渣土没过坍落度桶桶口，并启动振动马达8，使渣土进入坍落度桶13，以实现渣土样的获取；

D2、启动电测式十字剪切板Ⅱ9，逐步增大扭矩直至渣土剪切破坏，获得破坏扭矩 结合十字剪切板的尺寸得到渣土抗剪强度 为 ，其中 为十字板直径 ， 为十字板高度 ；

D3、启动步进电机Ⅰ4，使锥形工作台完全脱离渣土；

D4、启动激光位移传感器2，标定坍落度桶内的渣土高度；

D6、启动电测式十字剪切板Ⅰ7，测试坍落度桶内的渣土抗剪强度；

D7、启动步进电机Ⅱ11，提升坍落度桶13使其离开渣土样，渣土样因自重产生坍落现象，运动相机10在坍落度桶13抬升后进行拍照，记录渣土样坍落情况；

D8、使用激光位移传感器2记录渣土样高度变化值，得到渣土样的坍落度；

E、启动振动马达8，以清理坍落度试验后的渣土；

F、启动步进电机Ⅱ11，将坍落度桶13放置于锥形工作台上；

G、启动振动马达，以清理坍落度试验后的渣土；

H、重复C-G步骤2-3次，记录并整理试验数据。

综上所述，本发明实施例提供的一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台，通过该检测平台能够较为自动化地得到多项较为准确的渣土状态参数，能够对掌子面的土体改良情况做出综合评价。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

一种土压平衡盾构渣土状态自动化检测平台专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。