1.一种适应多种大型力学场合的盾构掘进试验平台,其特征在于:安装在阶梯型的试验空间内,包括盾构掘进模拟试验平台(1)、适配模拟盾构设备岩层受压情况的工程结构加载平台(2)和观测所述工程结构加载平台(2)的实时观测设备(3);其中盾构掘进模拟试验平台(1)包括盾构机模块、带动盾构机模块水平位移的盾构推进模块、与盾构机刀盘(108)相连通的泥水环流模块(4)、盾构筒体(109)的端部外部的导向法兰(102)和安装在盾构掘进模拟试验平台(1)对应部件上并与其电路连接的总控制台(5),所述总控制台(5)包括电气控制模块及监视模块;所述泥水环流模块(4)中的泥浆池(401)处于所述阶梯型的试验空间的一层,管路设备处于所述阶梯型的试验空间的二层;所述工程结构加载平台(2)包括顶部带有翻盖(205)的试件装填箱(203),其内部填装试验用土,该试件装填箱(203)的正面设置与盾构机刀盘(108)相适配的矩形洞门(204),所述矩形洞门(204)上安装箱体法兰(101),所述箱体法兰(101)与所述导向法兰(102)相配合;所述试件装填箱(203)除底面外的管路面上设置压力模拟机构;实时观测设备(3)包括安装在工程结构加载平台(2)内腔、试验用土上方的模拟坡面,所述模拟坡面上设有多个定位点,所述定位点通讯连接总控制台(5)以实现坐标数据的传输,所述压力模拟机构包括多个呈阵列状安装在所述试件装填箱(203)的侧面和顶面的液压施力元件(201),所述压力模拟机构中,每行或每列的液压施力元件(201)串联以形成多个并联的施压层,所述工程结构加载平台(2)的边缘设有摄录机构以采集所述定位点坐标信息,所述摄录机构与所述监视模块通讯连接。
2.如权利要求1所述的适应多种大型力学场合的盾构掘进试验平台,其特征在于:盾构掘进模拟试验平台(1)包括安装在支撑架上的盾构筒体(109),所述支撑架包括处于所述盾构筒体(109)下方的底部支撑架、丝杠支撑架、和两侧的防护栏(121);所述盾构筒体(109)的一端安装模拟刀盘,所述盾构筒体(109)的另一端连接盾构推进模块,所述盾构推进模块沿动力传动方向依次包括减速变频电机、传递动力的滑块联轴器、蜗轮蜗杆减速机和丝杠,其中所述丝杠安装在丝杠支撑架上。
3.如权利要求2所述的适应多种大型力学场合的盾构掘进试验平台,其特征在于:泥水环流模块(4)包括进浆泵与排浆泵各1个;通过进浆泵传感器及排浆泵传感器、泥水仓压力传感器、形成闭环控制回路;所述闭环控制回路上设有自动手动转换开关、减压阀、溢流阀、旁通阀,在进浆管和排浆管上各安装一个减压阀,溢流阀安装在进浆管路上;同时所述闭环控制回路的管路上设置有清洗元件。
4.如权利要求3所述的适应多种大型力学场合的盾构掘进试验平台,其特征在于:所述总控制台(5)包括电气控制模块、监视模块、控制电路和显示屏,所述控制电路的输入端连接所述电气控制模块及监视模块,所述控制电路的输出端连接所述显示屏和控制单片机以调整推进模块的推进速度和泥水环流模块的流速。
5.如权利要求4所述的适应多种大型力学场合的盾构掘进试验平台,其特征在于:电气控制模块中包括传感器组,所述传感器组包括盾构筒体(109)外壁沿上、下、左、右四个方向各设有土压传感器以监控盾构筒体(109)侧面土层压力;丝杠(110)连接处设置推力传感器;盾构筒体(109)尾端设置推力传感器;丝杠(110)固定板上设置扭力传感器;泥浆泵出口和排出管出口设置电容式流量传感器;减速器上设置温度传感器;泥浆池(401)中设置泥浆压力传感器。
6.一种盾构掘进试验平台使用方法,使用如权利要求5所述的适应多种大型力学场合的盾构掘进试验平台,其特征在于,包括如下步骤:(a)设备组装和试验前的准备:组装盾构掘进模拟试验平台(1)和工程结构加载平台(2),同时完成配合调试,建立盾构筒体(109)的行进通道;所述盾构筒体(109)的内部安装刀盘动力装置,所述盾构筒体(109)的末端连通泥水环流模块(4);试件装填箱(203)内部放置预先配制的土体,土体包括黏土、沙土混合压实而成,调定压力模拟机构的压力值与预定工程中的岩层压力值相当;(b)泥浆压力设定及盾构挖掘模拟:泥浆泵排量不小于15.4 m 3 /h,泥浆池(401)与泥水仓高度落差5.6m,泥水仓的压力范围0到0.8bar,泥浆泵扬程不小于13.6m,扬程15m;泥水环流模块(4)开启流通之后,启动盾构推进模块,选用实际功率应不小于1.76kW推进电机带动盾构筒体(109)在两侧丝杠(110)的引导下移动;在移动过程中,电气控制模块搜集数据信息传递给总控制台(5),输出模拟掘进的数据;(c)试件装填箱(203)表面形变测定:步骤(b)后,打开试件装填箱(203)的上盖,检测上表面的形变,输出掘进过程进对地表面的影响。