[實(shí)用新型]盾構(gòu)隧道動態(tài)掘進(jìn)誘發(fā)地層損失及地表沉陷試驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320077929.5
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN203204916U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱逢斌;繆林昌;顧歡達(dá);張賢;徐輝;葉鋒;王非;嵇曉雷
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技學(xué)院
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于巖土及地下工程中的隧道工程領(lǐng)域，具體涉及一種可模擬城市盾構(gòu)隧道動態(tài)掘進(jìn)誘發(fā)地層損失及地表沉陷的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

地鐵隧道工程作為城市地下工程的一個重要分支，其對于解決城市交通擁堵、出行困難，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略起著至關(guān)重要的作用。地鐵隧道施工方法主要有：盾構(gòu)暗挖法、礦山法、蓋挖逆作法、明挖順作法，而在城市地下空間開發(fā)中用得較多的是對周邊環(huán)境影響較小的盾構(gòu)暗挖法。但是，盾構(gòu)機(jī)在開挖掘進(jìn)過程中受到的各種阻力都將不可避免的對土體產(chǎn)生擾動，引起隧道周邊土體應(yīng)力釋放及地層變形，特別是軟土隧道中尤甚，極易帶來一系列諸如道路路面塌陷、地下管線與既有地鐵隧道等構(gòu)筑物變形、開裂等環(huán)境問題。因此有必要針對盾構(gòu)隧道開挖導(dǎo)致的地層變形與位移機(jī)理及其隨盾構(gòu)推進(jìn)時的演變規(guī)律展開可靠研究，從而保證地鐵隧道安全施工、運(yùn)營及周邊建筑物的正常使用。

目前關(guān)于地鐵隧道開挖誘發(fā)地層變位的研究采用的方法主要有：經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)值計算法、現(xiàn)場實(shí)測法及室內(nèi)物理模型試驗(yàn)法。其中，室內(nèi)物理模型試驗(yàn)法因其可以人為地控制和改變試驗(yàn)條件，可進(jìn)行重復(fù)地破壞性試驗(yàn)，效果直觀清楚，周期短、見效快，且可對理論分析及數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充、驗(yàn)證的優(yōu)點(diǎn)而被研究人員廣泛運(yùn)用，盡管該試驗(yàn)方法很難達(dá)到與原型相同的應(yīng)力條件，但若基于相似理論，保持模型與原型在幾何、材料等方面相似，就能把模型試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于原型。目前針對隧道開挖引發(fā)的地層反應(yīng)研究中，常用的室內(nèi)物理模型試驗(yàn)方法有活板門（trap?door）試驗(yàn)法、剛性管結(jié)合可移動開挖面試驗(yàn)法、壓縮空氣法、聚苯乙烯結(jié)合有機(jī)溶劑溶解法以及微型隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)，但是，上述試驗(yàn)儀器及方法都很難考慮隧道開挖深度、開挖直徑等影響因素對地層變位的影響效應(yīng)及影響規(guī)律，且往往只有一種模型邊界尺寸，易受邊界效應(yīng)影響，使試驗(yàn)結(jié)果偏離實(shí)際。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種盾構(gòu)隧道動態(tài)掘進(jìn)誘發(fā)地層損失及地表沉陷試驗(yàn)裝置，其目的是要解決現(xiàn)有室內(nèi)物理模型試驗(yàn)裝置難以適應(yīng)隧道開挖深度、開挖直徑等影響因素變化的問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種盾構(gòu)隧道動態(tài)掘進(jìn)誘發(fā)地層損失及地表沉陷試驗(yàn)裝置，包括模型箱，其創(chuàng)新在于：所述模型箱上設(shè)有隧道模擬機(jī)構(gòu)和升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；

所述模型箱為頂面敞口的長方形箱體，該長方形箱體由四塊側(cè)板和一塊底板拼接構(gòu)成，其中兩塊相對的側(cè)板上對應(yīng)開設(shè)有通槽，通槽的長度沿長方形箱體側(cè)板的豎直方向布置；

所述隧道模擬機(jī)構(gòu)具有模擬盾構(gòu)的盾管和模擬隧道的隧管，盾管為中空管狀體，隧管具有模擬隧道的外壁，盾管套裝在隧管上，盾管與隧管之間沿管軸方向設(shè)有至少兩組彈性支撐件，每組彈性支撐件由沿盾管內(nèi)壁周向設(shè)置的至少三個彈性支撐腳構(gòu)成，使隧管在盾管內(nèi)懸空定位，盾管的內(nèi)壁與隧管的外壁之間留有空隙；所述彈性支撐腳具有彈性臂或彈簧，彈性臂或彈簧的一端與盾管的內(nèi)壁連接，另一端與隧管的外壁接觸；?

所述升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對應(yīng)每個通槽配備一套，每套升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括一升降板，該升降板在所述通槽位置上與模型箱側(cè)板緊貼，升降板兩側(cè)設(shè)有滑道，滑道相對模型箱固定，滑道沿模型箱的豎直方向設(shè)置，升降板的左右兩側(cè)位于滑道上，有一頂升機(jī)構(gòu)或提升機(jī)構(gòu)與升降板連接，并作用在豎直方向；所述升降板上對應(yīng)盾管開設(shè)有通孔，在裝配狀態(tài)下，所述隧道模擬機(jī)構(gòu)穿設(shè)于通孔和通槽中。

上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下：

1、上述方案中，所述彈性臂包括擺臂、滑輪以及彈性件，所述擺臂的一端與盾管連接，另一端與滑輪支承連接，所述滑輪抵在隧管外壁上，所述彈性件一端連接盾管，另一端連接擺臂，所述彈性件為拉簧或扭簧。

2、上述方案中，所述隧管內(nèi)壁沿隧管的軸向上開設(shè)凹槽，所述滑輪位于凹槽內(nèi)，相對凹槽滑動設(shè)置。

3、上述方案中，所述模型箱的四塊側(cè)板中，至少有一塊側(cè)板為有機(jī)玻璃板，模型箱的其余各面均采用鋼板或/和有機(jī)玻璃板。

4、上述方案中，所述通槽為長方形，通槽設(shè)于其所在側(cè)板的中間位置，所述通槽的幾何中心與其所在側(cè)板的幾何中心在同一豎直線上。?

5、上述方案中，所述模型箱的四塊側(cè)板分別為前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板，所述模型箱的底部沿左右方向設(shè)有兩副滑軌，每副滑軌上均設(shè)有第一滑道，所述左側(cè)板和右側(cè)板對應(yīng)第一滑道處開設(shè)第一凹槽，該第一凹槽與第一滑道滑動連接；所述左側(cè)板與前側(cè)板和后側(cè)板之間通過螺釘固定連接，所述右側(cè)板與前側(cè)板和后側(cè)板之間通過螺釘固定連接。

6、上述方案中，所述頂升機(jī)構(gòu)為千斤頂。?