(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210586852.8 (22)申请日 2022.05.26 (71)申请人 中铁 （上海） 投资集团有限公司 地址 200126 上海市浦东 新区世博馆路52 号 申请人 河海大学 (72)发明人 刘江涛　钟小春　丰土根　张箭　 张坤勇　钟建玲　黄思远　刘昶　 易斌斌　 (74)专利代理 机构 南京灿烂知识产权代理有限 公司 323 56 专利代理师 赵丽 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/24(2006.01)G01N 3/02(2006.01) G01N 1/36(2006.01) (54)发明名称 一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试 验装置及试验方法 (57)摘要 本发明提供了一种考虑高温高压的盾构刀 盘结泥饼的试验装置， 双层圆柱形试验筒通过圆 柱形筒底盖 （4） 实现底部密封， 所述双层圆柱形 试验筒的顶部开口， 所述顶部开口处活动设置有 圆柱形内筒顶盖 （3） ， 所述圆柱形内筒顶盖 （3） 的 上表面连接有用于施加竖向压力的电控千斤顶 （5） ， 所述双层圆柱形试验筒的筒内设置若干通 电可控加热棒 （13） 、 若干 无侧限抗压强度试样模 具 （11） 和若干直接剪切试样 模具 （12） 。 本发明还 公开了一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的 试验方法。 本发 明能够在高温高压作用下对刀盘 结泥饼的机理或条件进行研究， 这与实际情况更 加相符， 避免了盾构实践中结泥饼后再注入分散 剂进行分解泥饼等操作。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115184177 A 2022.10.14 CN 115184177 A 1.一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在于， 包括双层圆柱形试 验筒， 所述双层圆柱形试验筒通过圆柱形筒底盖 （4） 实现底部密封， 所述双层圆柱形试验筒 的顶部开口， 所述顶部开口处活动 设置有圆柱形内筒顶盖 （3） ， 所述圆柱形内筒顶盖 （3） 的 上表面连接有用于施加竖向压力的电控千斤顶 （5） ， 所述双层圆柱形试验筒的筒内设置若 干通电可控加热棒 （13） 、 若干无侧限抗压强度试样模具 （11） 和若干直接剪切试样模具 （12） 。 2.根据权利要求1所述的一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在 于， 所述通电可控加热棒 （13） 与控制器相连； 所述通电可控加热棒 （13） 、 控制器和电控千斤 顶 （5） 均由电源供电。 3.根据权利要求1所述的一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在 于， 所述双层圆柱形试验筒包括圆柱形外筒 （1） 和圆柱形内筒 （2） ， 所述圆柱形筒底盖 （4） 上 表面设置有两个同心圆式的用于插入所述圆柱形外筒 （1） 的底端的凹槽一 （9） 和用于插入 所述圆柱形内筒 （2） 的底端的凹槽二 （10） ； 所述圆柱形外筒 （1） 的顶端和所述圆柱形内筒 （2） 的顶端之间密封连接 。 4.根据权利要求1所述的一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在 于， 位于所述凹槽一 （9） 外侧的所述圆柱形筒底盖 （4） 上均匀分布有4根竖直设置的反力架 竖杆 （6） ， 所述反力架竖杆 （6） 的顶端一体连接有螺纹杆， 所述螺纹杆的直径小于所述反力 架竖杆 （6） 的直径， 所述电控千斤顶 （5） 的顶端连接于 反力架十字架 （7） 的中心， 所述反力架 十字架 （7） 的末端均设置有用于贯穿所述螺纹杆的通孔， 所述通孔的直径小于所述反力架 竖杆 （6） 的直径， 所述反力架十 字架 （7） 穿过 所述通孔后由反力架螺母 （8） 紧 固。 5.根据权利要求4所述的一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在 于， 所述电控千斤顶 （5） 包括壳体和位于所述壳体底端的伸缩头， 所述壳体的顶端与所述反 力架十字架 （7） 相连， 所述伸缩头的底端与所述圆柱形内筒顶盖 （3） 的上表面相连。 6.根据权利要求1所述的一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在 于， 所述无侧限抗压强度试样模具 （1 1） 为上下均开口 的圆柱形 管 （16） 。 7.根据权利要求1所述的一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在 于， 所述直接剪切试样模具 （12） 为双层直接剪切试样模具， 所述双层直接剪切试样模具包 括低于底层的金属块 （14） 和一体连接 于所述金属块 （14） 顶端的环刀 （15） 。 8.根据权利要求7所述的一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验装置， 其特征在 于， 所述金属块 （14） 的材质包括铝或铁 。 9.一种考虑高温高压的盾构刀盘结泥饼的试验方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 将双层 圆柱形试验筒插入圆柱形筒底盖 （4） 的凹槽一 （9） 和凹槽二 （10） 中， 将 填装好土样的无侧限抗压强度试样模具 （11） 和直接剪切试样模具 （12） 均匀放置在双层圆 柱形试验筒的内部， 并使用土样填充其它空白区域， 并压实， 直到土样高出模 具顶2‑3cm， 并 压实； 同时将通电可控加热棒 （13） 均匀插 入土层中； 步骤二： 将反力架十字架 （7） 穿过反力架竖杆 （6） 的顶端 的螺纹杆， 使圆柱形内筒顶盖 （3） 与土层上表 面相接触， 然后在反力架十字架 （7） 的上表 面加装反力架螺母 （8） 并紧固； 电 控千斤顶 （5） 对土层施加竖向压力至某一设定值并维持； 步骤三： 为 通电可控加热棒 （13） 通电并设定 至某一设定的温度；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115184177 A 2步骤四： 试验持续至某一设定时间； 步骤五： 断电和泄压后打开圆柱形内筒顶盖 （3） ， 取出放入双层圆柱形试验筒中的无侧 限抗压强度试样模 具 （11） 和直接剪切试样模 具 （12） 并脱模后， 分别开展 无侧限抗压强度和 直接剪切强度测试； 步骤六： 依据无侧限抗压强度和直接剪切强度判断盾构刀盘发生结泥饼的概率和条 件； 步骤七： 对土样进行改良， 重复步骤一至步骤六， 直至确定了合适的渣土改良剂及其掺 入量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115184177 A 3