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龙图腾网获悉湖南大学申请的专利一种考虑柔性地层约束的盾构掘进模拟装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121354427B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511929715.X，技术领域涉及：G09B25/02；该发明授权一种考虑柔性地层约束的盾构掘进模拟装置是由张超;韩都;邓鹏;陈仁朋;陈啟川;龚杨凯设计研发完成，并于2025-12-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑柔性地层约束的盾构掘进模拟装置在说明书摘要公布了：本发明提供一种考虑柔性地层约束的盾构掘进模拟装置，属于盾构技术领域。本发明中，地层刚度模拟模块包括壳体、凸轮、滚动滑轮、活塞杆、第三弹簧以及套筒，凸轮悬置在壳体内，传力杆远离地层剪切模拟模块的一端穿过壳体与凸轮连接，活塞杆沿第一方向延伸，滚动滑轮设置于活塞杆一端并抵接凸轮，套筒与壳体的内壁固定，活塞杆远离滚动滑轮的一端穿过套筒延伸至壳体外，第三弹簧套设在活塞杆外围并夹设在滚动滑轮和套筒之间，弹簧用于提供反力效果，并通过滚动滑轮、凸轮及传力杆传递至地层剪切模拟模块，将反力作用于盾壳模拟模块，凸轮为回转体结构，其形状曲线XU基于地层反力曲线求解得到。本发明可以模拟真实地层的反力特征。

本发明授权一种考虑柔性地层约束的盾构掘进模拟装置在权利要求书中公布了：1.一种考虑柔性地层约束的盾构掘进模拟装置，其特征在于，包括： 盾壳模拟模块，用于模拟盾构机的外壳； 地层剪切模拟模块，贴设在所述盾壳模拟模块的外围，用于模拟地层土体与所述盾壳模拟模块的摩擦作用； 地层刚度模拟模块，通过传力杆与所述地层剪切模拟模块连接，用于模拟地层土体的反力特性，所述地层刚度模拟模块包括壳体、凸轮、滚动滑轮、活塞杆、第三弹簧以及套筒，所述凸轮悬置在所述壳体内，所述传力杆远离所述地层剪切模拟模块的一端穿过所述壳体与所述凸轮连接，所述活塞杆沿第一方向延伸，所述滚动滑轮设置于所述活塞杆一端并抵接所述凸轮，所述套筒与所述壳体的内壁固定，所述活塞杆远离所述滚动滑轮的一端穿过所述套筒延伸至所述壳体外，所述第三弹簧套设在所述活塞杆外围并夹设在所述滚动滑轮和所述套筒之间，所述弹簧用于提供反力效果，并通过所述滚动滑轮、凸轮、传力杆传递至地层剪切模拟模块，将反力作用于所述盾壳模拟模块，所述凸轮为回转体结构，其形状曲线满足如下方程： ； 式中，表示土体位移，表示土体反力函数；表示所述第三弹簧的弹性系数；为的导数；表示初始土压力； 其中，第一方向为盾构掘进方向； 所述滚动滑轮、活塞杆、第三弹簧以及套筒共同组成反力组件，所述反力组件设置有两组，对称分布在所述凸轮的两侧； 所述地层剪切模拟模块包括第一刚性构件、与所述第一刚性构件活动连接的第二刚性构件、连接所述第一刚性构件和所述第二刚性构件的第一弹簧以及连接所述第一刚性构件和所述第二刚性构件并与所述第一弹簧并行设置的阻尼器，所述第二刚性构件固定在所述传力杆远离所述地层刚度模拟模块的一端，所述第一刚性构件和所述第二刚性构件可在第一方向发生相对运动； 所述地层剪切模拟模块还包括设置在所述第一刚性构件远离所述第二刚性构件一侧的摩擦块，所述摩擦块包括与所述第一刚性构件固定的底座以及设置在所述底座远离所述第一刚性构件一侧的第一摩擦片，所述第一摩擦片与所述盾壳模拟模块的外表面贴合； 所述第一刚性构件包括第一固定部以及与所述第一固定部垂直设置的第一连接部；所述第二刚性构件包括第二固定部以及与所述第二固定部垂直设置的第二连接部；所述第一固定部与所述第二固定部平行间隔，所述第一连接部与所述第二连接部平行间隔；所述第一连接部与所述第二固定部通过第一移动铰连接，所述第二连接部与所述第一固定部通过第二移动铰连接； 所述底座的数量为两个，两个所述底座间隔形成间隙，所述地层剪切模拟模块还包括安装在所述间隙内的调节组件，所述调节组件包括依次连接的位移调节装置、第一支撑板、第二弹簧、第二支撑板以及第二摩擦片，所述位移调节装置与所述第一刚性构件固定，所述第二摩擦片与所述盾壳模拟模块的外表面贴合；通过所述位移调节装置改变所述第二摩擦片与所述盾壳模拟模块的贴合程度。

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