[實用新型]隧道模型試驗水壓加載裝置

有效

• 申請號: 201420463473.0
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN204101382U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 徐晨;劉書斌;郭建寧;崔戈;方勇
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及富水隧道模型試驗技術領域，尤其涉及的是一種隧道模型試驗水壓加載裝置及其方法。?

背景技術

模型試驗在隧道工程研究領域成為不可或缺的重要手段，在滿足一定相似原理的前提下，模型試驗相對于現場測試及數學模型可以更為便捷、全面、直觀、準確地反映出圍巖對隧道支護體系相互作用下的力學特征，對探究地下工程機理，以及工程實際起到指導作用。?

在富水區域修筑隧道，高水壓作用下，結構要承受徑向水壓力，由拱頂到仰拱線性增大的非均勻分布?？紤]到高水頭，水頭高度遠遠大于隧道高度，隧道不同位置承受的非均勻水壓差別就很小，可以簡化為拱頂、拱腰、拱腳和仰拱四部分均布荷載作用。在實際工程中水的徑向壓力對隧道支護結構有著較為顯著的影響，具體表現在在圍巖等級、開挖支護條件相同時，富水隧道開挖斷面的沉降和收斂值大于一般隧道；圍巖與初支應力大于一般斷面；支護結構內力大于一般斷面。同時水的徑向作用明顯區別于圍巖對支護結構的水平與垂直作用，在模型試驗中，現有的隧道土壓加載設備基本無添加徑向荷載，為準確模擬水壓力的作用效果，必須使用單獨的裝置。?

現代隧道斷面一般設計為馬蹄形，以《高速公路隧道設計規范》要求結合工程實際，多采用四心圓馬蹄形，即拱頂、拱腰、拱腳和仰拱分別采用不同的圓心和半徑連接而成。針對馬蹄形斷面采用現有的水壓模擬裝置，使用整體鋼絞線環箍加載方式，由于徑向力q與鋼絞線緊固力F和圓弧半徑R有關，且q＝FR，F相等，R不同，導致每個圓弧所施加的徑向力不同，而且差異顯著，不能模擬出水的均布圍壓作用。?

實用新型內容

本實用新型為富水馬蹄形斷面隧道模型試驗提供了一種隧道模型(馬蹄形斷面)試驗水壓加載裝置，能夠較為準確地模擬出水壓對結構的非均布徑向(圍壓)作用。?

本實用新型實現其目的采用的技術方案是：?

一種隧道模型試驗水壓加載裝置，包括臺架(19)、隧道模型(21)、第一到第十四轉向立柱(1-14)、第十五到第十八鋼絞線張拉裝置(15-18)及四組鋼絞線；所述鋼絞線環箍拱頂、拱腰、拱腳和仰拱的相應圓弧段后相切于其與相鄰兩圓弧的分界點后引出，鋼絞線通過第一到第十四轉向立柱(1-14)引導至位于模型中軸線的第十五到第十八鋼絞線張拉裝置(15-18)處。?

所述的隧道模型試驗水壓加載裝置，所述隧道模型(21)按照幾何相似比1∶30制備，縱向長30cm。?

所述的隧道模型試驗水壓加載裝置，所述的鋼絞線每組有6根，拱頂、拱腰、拱腳、拱底分別通過沿隧道模型豎向布置的該6根相互平行的鋼絞線進行環箍，各鋼絞線之間間距為5cm，隧道模型頂部和底部的鋼絞線距離頂部和底部2.5cm。?

所述的隧道模型試驗水壓加載裝置，所述臺架(19)為長80cm，寬65cm，高2cm的鋼板，第一到第十四轉向立柱(1-14)、第十五到第十八鋼絞線張拉裝置(15-18)以及隧道模型(21)固定在所述臺架(19)上，沿隧道模型(21)的中線，在臺架上布置有滑槽(20)。?

所述的隧道模型試驗水壓加載裝置，所述隧道模型(21)的拱頂、拱腰、拱腳和仰拱的環箍結構具體如下：?

拱頂環箍結構為：6根沿隧道模型高度均布且相互平行的鋼絞線通過第七轉向立柱(7)、第八轉向立柱(8)、第十一轉向立柱(11)、第十二轉向立柱(12)和第十五鋼絞線張拉裝置(15)進行轉向和張拉；第七轉向立柱(7)和第八轉向立柱(8)對稱設置在拱腰底部的外側，第十一轉向立柱(11)和第十二轉向立柱(12)設置在仰拱的底部外側且以隧道模型中軸線為軸對稱，第十五鋼絞線張拉裝置(15)設置在隧道模型中軸線上仰拱的下部外側，每根鋼絞線都緊貼拱頂所在圓弧段，并相切于拱頂和拱腰所在的圓弧的分界點，從該兩圓弧分界點引出鋼絞線，通過第七轉向立柱(7)、第八轉向立柱(8)、第十一轉向立柱(11)、第十二轉向立柱(12)連接到第十五鋼絞線張拉裝置(15)；