[發明專利]盾構隧道同步注漿試驗用模擬系統及其試驗方法

無效

• 申請號: 201210592006.3
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103913289A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 白云;吳世明;戴志仁;寇磊
• 申請（專利權）人: 同濟大學;杭州運河隧道有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于地下建筑工程技術領域，涉及盾構隧道同步注漿試驗用模擬系統及其試驗方法。

背景技術

盾構法隧道施工過程中，在盾構機不斷被頂進的同時，拼裝好的管片不斷脫出盾尾，由于管片外徑小于盾殼外徑，因而形成了盾尾建筑空隙，由于隧道周圍軟黏土自穩能力很差，盾尾空隙如未被漿液及時充填，將導致周圍地層的坍塌變形，如盾尾空隙內注入的漿液過多、壓力過大，土體超孔隙水壓力的消散將導致地層后期沉降加劇。目前，軟土地區盾構法隧道施工引起的地層變形中，施工后期由于超孔隙水壓力消散與地層次固結導致的地層位移占總沉降量的30%～90%。因此，了解與掌握盾尾空隙內漿液的流動與擴散過程，以及漿液壓力與漿液性態的轉變過程及其影響因素，對確保盾尾空隙的有效充填與盾尾處地層的穩定至關重要。

目前，盾構同步注漿理論的研究主要從現場監測、數值解析、模型試驗和數值仿真四個方面展開的。但理論解析往往需要以大量的假設為前提，數值模擬涉及的大量參數很難準確設定，復雜的數值建模技術很難被一般的技術人員熟練掌握，現場實測的相關數據又很難被有效利用，模擬試驗研究可以有效地避免理論分析中各種假設條件的限制，更加真實地反映巖土工程的各種物理現象及其內在規律，因此成為了一種非常有效的研究方法。

國內外關于同步注漿漿液和方法的研究較多，而用于研究同步注漿規律及機理的模型試驗研究還鮮見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種盾構隧道同步注漿試驗用模擬系統。

為了克服現有注漿方法無法進行不同注漿方式下同步注漿模擬試驗的缺陷，本發明的另一個目的是提供一種盾構隧道同步注漿模擬試驗方法。該方法能夠模擬盾構掘進過程中管片脫出盾尾形成的建筑空隙的充填過程，同時可以模擬不同的掘進速度與不同的盾構埋深條件等工況，進而為盾構隧道同步注漿的地層適應性理論研究提供一個平臺。

本發明的技術方案如下：

一種盾構隧道同步注漿試驗用模擬系統，包括模型土、模型漿液和同步注漿模擬試驗平臺；模型漿液通過同步注漿模擬試驗平臺被注入模型土中；

所述的同步注漿模擬試驗平臺包括土箱、數據采集系統、加載系統、盾構推進控制系統、模擬盾構機、壓力傳感器和注漿系統；模擬盾構機、模型土設置于土箱中，盾構推進控制系統推動模擬盾構機向前掘進過程中，通過加載系統對模型土施加荷載，同時注漿系統將模型漿液注入模型土，通過壓力傳感器測得模型土的壓力變化。

進一步，所述的模擬盾構機包括模擬管片、模擬盾殼、推進液壓缸、注漿管路、盾尾密封圈、盾尾空隙、右端蓋上連接桿、右端蓋下連接桿、左端蓋、右端蓋、導向桶、拉桿、左限位鋼管、右限位鋼管；

所述導向桶通過兩根固定連接在土箱兩側的左限位鋼管、右限位鋼管固定在土箱中，其左側開口端用螺栓與左端蓋連接，右側開口端緊密套在左端開口、右端封閉的模擬盾殼外側；模擬盾殼右端與焊接在土箱上的右端蓋上連接桿、右端蓋下連接桿搭接；模擬盾殼與推進液壓缸的拉桿采用螺栓連接，模擬盾殼緊密地套在左端封閉右端開口的模擬管片外側，通過推進液壓缸的拉桿實現沿導向桶內壁和模擬管片外壁進行軸向滑移；模擬管片右端與右端蓋用螺栓固定；推進液壓缸的缸體與左端蓋采用螺栓固定，右端固定在模擬盾殼左封閉端上；利用注漿管路將模型漿液注入盾尾空隙，盾尾密封圈設于模擬盾殼的右端，并沿整個環向布置，用以隔絕盾尾空隙內漿液沿著模擬盾殼與模擬管片之間的間隙滲漏。

所述的注漿系統包括注漿控制系統、上路注漿泵、下路注漿泵、上路漿液桶、下路漿液桶、第一注漿孔、第二注漿孔、第三注漿孔、第四注漿孔、第一球閥、第二球閥、第三球閥、第四球閥、左限位鋼管、右限位鋼管、第一注漿管、第二注漿管、第三注漿管、第四注漿管；

第一注漿孔、第二注漿孔、第三注漿孔、第四注漿孔、沿模擬盾殼右端面均勻布置，第一注漿孔與第一球閥通過第一注漿管路相連，第二注漿孔與第二球閥通過第二注漿管路相連，第一注漿管路和第一注漿管路由上部注漿泵控制，第三注漿孔與第三球閥通過第三注漿管路相連，第四注漿孔與第四球閥通過第四注漿管路相連，第三注漿管路和第四注漿管路由下部注漿泵控制。

所述注漿泵為能夠調節漿液的流量的螺桿計量泵，通過上部注漿泵、下部注漿泵的流量控制與管路球閥的開關，可以單獨控制4個注漿孔中的漿液流量，進而實現不同注漿方式下的同步注漿試驗；或/和，

所述注漿孔的數量為所述注漿泵數量的兩倍，每一條所述注漿管路中都設置一個所述球閥。