【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质模型试验领域，具体涉及一种用于地质模型土体填挖的辅助装置及方法。
技术介绍
1、地下城市空间开发尤其是地铁施工过程中，会出现地面沉降、结构渗水、支护结构变形等问题，通过理论分析、数值模拟及模型试验为主要分析方式。在相似模型试验中，建立详细模型并按照一定比例还原现场的施工条件，使得模拟施工过程中的现象较为明显，并且可重复性较高。
2、目前的模型试验容易忽略建筑结构尤其是地铁隧道的影响，先进行地质模型土样部分的搭建，后通过开挖地质模型将地铁隧道模型布设在地质模型中。在开挖土样过程中，土体结构松散容易出现坍塌，不仅会影响土样部分的结构分布，对地质模型结构产生干扰，还会破坏土样部分结构的稳定性，影响利用地质模型进行试验时的数据结果；中国专利(公开号cn218601975u)中公开了一种用于地铁车站基坑工程施工扰动模拟装置，给出了利用围护结构形成基坑的方案，但其并不涉及地质模型内地铁隧道模型的安置流程，并且，其采用的围护结构不便进行布置和拆除，也难以保证地铁隧道模型在土样内的分布位置的精度，导致地质模型无法准确反映土样、建筑结构的分布情况，导致利用地质模型进行试验时的精度仍难以满足需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于地质模型土体填挖的辅助装置及方法，建立回转切换工作组件的结构，围护板能够为挖掘爪的工作提供稳定的操作空间，减少对开挖区域外的影响以便于维持地质模型的地层分布结构，回转切换抓取组件后，能够快速定位目标投放位置
2、本专利技术的第一目的是提供一种用于地质模型土体填挖的辅助装置，采用以下方案：
3、包括：
4、移位组件，设有相连接的回转机构和升降机构，升降机构连接水平分布的支撑杆；
5、挖掘组件，包括可拆卸连接的挖掘爪和围护板，围护板呈闭合环形并套设在挖掘爪外，挖掘爪悬吊于支撑杆一端，挖掘爪与围护板可拆卸连接；
6、抓取组件，包括抓取机构，抓取机构通过伸缩机构悬吊于支撑杆的另一端，伸缩机构能够带动抓取机构沿竖向移动。
7、进一步地，所述围护板包括多块板件，所有板件沿环向上依次分布形成筒状结构，板件底部形成用于插入土样内的插入端，筒状结构的外周面形成挡土面。
8、进一步地，所述板件的顶端设有框架杆，框架杆通过连杆可拆卸连接挖掘爪，围护板的水平截面呈矩形，对应矩形一组对边的板件转动连接于其框架杆，以通过转动敞开围护板侧面。
9、进一步地，所述挖掘爪通过伸缩机构连接于支撑杆，伸缩机构带动围护板和挖掘爪沿竖向上移动。
10、进一步地，所述挖掘爪与伸缩机构之间设有旋转机构，以驱动挖掘爪和围护板水平回转；抓取机构与其对应的伸缩机构之间也设有旋转机构，以驱动抓取机构水平回转。
11、进一步地，所述抓取组件包括多个抓取机构，支撑杆端部连接有横担，抓取机构连接于横担并沿横担轴向间隔分布。
12、进一步地，所述移位组件还包括行走轮，行走轮配合有行走导轨。
13、进一步地，所述支撑杆上挖掘组件和抓取组件连接线的中点位于回转机构回转轴线所在直线上，挖掘组件和抓取组件相对于回转机构的回转轴线对称分布。
14、本专利技术的第二目的是提供一种如第一目的所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置的工作方法，包括：
15、移位组件通过支撑杆移动挖掘组件，使围护板从上方下压插入地质模型的土样内，使围护板围绕待布置地铁隧道模型处分布；
16、分离挖掘爪和围护板，利用挖掘爪将围护板围护区域内的土体挖除；
17、抓取组件抓取地铁隧道模型，回转机构通过支撑杆带动抓取组件移动至挖除位置上方，并将地铁隧道模型布置于设定位置；
18、回填挖除区域填埋地铁隧道模型后，连接挖掘爪和围护板，将围护板从土样内抽出。
19、进一步地，依据待布置地铁隧道模型的分布位置和姿态，调节围护板插入土体时的姿态以及调节抓取组件将地铁隧道模型布置于土样内的姿态。
20、与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
21、(1)针对目前地质模型内部的建筑结构模型不便安置的问题，建立回转切换工作组件的结构，围护板能够为挖掘爪的工作提供稳定的操作空间，减少对开挖区域外的影响以便于维持地质模型的地层分布结构，回转切换抓取组件后，能够快速定位目标投放位置，提高地铁隧道模型的安置精度，从而提高地质模型的试验精度。
22、(2)通过交替操作挖掘组件和抓取组件，可以实现交替对地质模型进行操作，提高工作效率，当其中一个组件在执行操作时，另一个组件可以同时准备下一步操作，减少了等待时间，提高工作的连续性。
23、(3)采用交替操作方式可以分摊挖掘组件和抓取组件的负荷，减少了单一组件连续运行时间，位于支撑杆两端的挖掘组件和抓取组件能够平衡受力，维持移位组件两侧稳定运行，提高了系统的稳定性和可靠性。
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1.一种用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述围护板包括多块板件，所有板件沿环向上依次分布形成筒状结构，板件底部形成用于插入土样内的插入端，筒状结构的外周面形成挡土面。
3.如权利要求2所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述板件的顶端设有框架杆，框架杆通过连杆可拆卸连接挖掘爪，围护板的水平截面呈矩形，对应矩形一组对边的板件转动连接于其框架杆，以通过转动敞开围护板侧面。
4.如权利要求1所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述挖掘爪通过伸缩机构连接于支撑杆，伸缩机构带动围护板和挖掘爪沿竖向上移动。
5.如权利要求4所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述挖掘爪与伸缩机构之间设有旋转机构，以驱动挖掘爪和围护板水平回转；抓取机构与其对应的伸缩机构之间也设有旋转机构，以驱动抓取机构水平回转。
6.如权利要求5所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述抓取组件包括多个抓取机构，支撑杆端部连接有
7.如权利要求1所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述移位组件还包括行走轮，行走轮配合有行走导轨。
8.如权利要求1所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述支撑杆上挖掘组件和抓取组件连接线的中点位于回转机构回转轴线所在直线上，挖掘组件和抓取组件相对于回转机构的回转轴线对称分布。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述用于地质模型土体填挖的辅助装置的工作方法，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置的工作方法，其特征在于，依据待布置地铁隧道模型的分布位置和姿态，调节围护板插入土体时的姿态以及调节抓取组件将地铁隧道模型布置于土样内的姿态。
...【技术特征摘要】
1.一种用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述围护板包括多块板件，所有板件沿环向上依次分布形成筒状结构，板件底部形成用于插入土样内的插入端，筒状结构的外周面形成挡土面。
3.如权利要求2所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述板件的顶端设有框架杆，框架杆通过连杆可拆卸连接挖掘爪，围护板的水平截面呈矩形，对应矩形一组对边的板件转动连接于其框架杆，以通过转动敞开围护板侧面。
4.如权利要求1所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述挖掘爪通过伸缩机构连接于支撑杆，伸缩机构带动围护板和挖掘爪沿竖向上移动。
5.如权利要求4所述的用于地质模型土体填挖的辅助装置，其特征在于，所述挖掘爪与伸缩机构之间设有旋转机构，以驱动挖掘爪和围护板水平回转；抓取机构与其对应的伸缩机构之间也设有旋转机构，以...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔业弘，陈壮，苗冲，艾丛阳，苏雷，朱宝军，刘利冬，
申请(专利权)人：中国上海合作组织地方经贸合作示范区管理委员会，
类型：发明
国别省市：
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