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申请/专利权人：山东科技大学

摘要：本发明涉及模型试验技术领域，尤其是一种模拟含溶洞地层的盾构滚刀破岩试验装置及方法；包括：承压箱，用于放置试验用岩石模型，底部设有若干开口以漏出岩石模型；滚刀驱动组件，其配置有可重复性回转切割岩石的滚刀并设于所述承压箱上方；溶洞形成组件，设于所述承压箱下方，包括多自由度运动机构且其执行端设有钻头，所述多自由度运动机构驱动所述钻头通过所述开口可对岩石模型切削出不规则的三维溶洞；试验装置设置溶洞形成组件，其所具有的多自由度运动机构驱动钻头可通过承压箱底部开口对岩石模型切削出不规则的三维溶洞，解决了模型试验中小型溶洞的复杂形状难以切削难题，满足了试验需要。

主权项：1.一种模拟含溶洞地层的盾构滚刀破岩试验装置，其特征在于，包括：承压箱，用于放置试验用岩石模型，底部设有若干开口以漏出岩石模型；所述承压箱底部连接承压柱，所述承压柱由底座支撑；滚刀驱动组件，其配置有可重复性回转切割岩石的滚刀并设于所述承压箱上方；溶洞形成组件，设于所述承压箱下方，包括多自由度运动机构且其执行端设有钻头，所述多自由度运动机构驱动所述钻头通过所述开口可对岩石模型切削出不规则的三维溶洞；所述多自由度运动机构包括直线伸缩杆和旋转组件，所述直线伸缩杆可带动所述旋转组件竖直运动；所述旋转组件包括四个依次连接的转轴；其中两个端部转轴的一个连接所述钻头，另一个连接所述直线伸缩杆，均绕竖直轴线旋转；其中两个内部转轴可实现所述钻头在与所述直线伸缩杆垂直的方向能够延伸不同距离；平面运动机构，带动吸尘组件和所述溶洞形成组件水平运动以及绕所述承压箱的中心旋转；所述平面运动机构，包括滑块、轨道、控制组件，所述轨道包括内圆轨道和外圆轨道，所述内圆轨道和所述外圆轨道为环绕所述承压柱的闭合回路；所述控制组件控制内滑块和外滑块在所述内圆轨道和所述外圆轨道上滑动，从而带动设置于内滑块和外滑块之间的横杆绕着所述承压柱移动；所述控制组件能够沿着所述横杆的长度方向移动；所述控制组件通过所述直线伸缩杆与所述旋转组件连接，能够控制所述溶洞形成组件在指定位置实现对溶洞的切削；所述控制组件下方与伸缩管相连，所述伸缩管下端与滑动管片相通，所述滑动管片下方连接两个圆滑轮，所述圆滑轮能够沿着位于所述内圆轨道和所述外圆轨道之间的滑动轨道滚动，所述滑动管片上方连接联动杆，所述联动杆两端分别连接所述内滑块和所述外滑块，滑动管片、滑动轨道和底座形成圆弧滑动管。

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