水囊土压力计研制与试验验证研究

针对土压力盒易发生应力集中的问题，研制了水囊土压力计，即通过透明的PU空压软管将感压水囊与电子压力表进行连接，其中感压水囊的厚度可控制在5～10 mm，在使用时电子压力表的高度位置进行固定。将水囊土压力计与振弦式土压力盒埋设在不同压缩模量的土体中进行了对比试验，结果分析表明，由于感压水囊比土压力盒薄，虽然实测土压力偏大问题不可避免，但相对土压力盒测试结果而言，采用水囊土压力计测试地层中的土压力时应力集中问题显著改善；从测试结果可知，由测试元件厚度所导致的土压力偏大幅值为非线性，这与测试元件周围的土体颗粒变形调整有关。将水囊土压力计用于盾构隧道响应模型试验研究中，从测试结果可知，水囊土压力计与土压力盒的测试结果具有明显的不同；从测试结果的变化趋势分析来看，水囊土压力计的测试结果可信，且有必要采用水囊土压力计直接贴在模型盾构隧道外壁测试其周围土压力。水囊土压力计的测试原理简单，且成本低、精度高，因其为柔性构造，可根据测试需求选用感压水囊用于结构物表面为非平面的土压力测试。     

不同开口率下盾构机刀盘与开挖面相互作用试验研究

开口率是盾构机刀盘的重要结构参数，其大小直接关系到刀盘与开挖面的相互作用。通过设计1∶10的模型试验，实现了刀盘开口率可调及渣土实时称量，从而间接地实现了对土舱饱满度的控制。试验研究分析表明：在实际出土率与理论出土率相等的条件下，增大刀盘开口率可减小刀盘面而与开挖面的接触面，从而减小刀盘扭矩，刀盘开口率增大了10%，刀盘扭矩减小约5.8%；在相同的出土率时，刀盘的开口率对地表最大沉降影响不显著；而在土舱近似满舱状态下，刀盘空隙上的渣土对开挖面可起的支护作用。