[發明專利]模擬盾構隧道管片接縫周圍砂土層侵蝕流失的試驗方法有效

申請號：	201610224037.1	申請日：	2016-04-12
公開（公告）號：	CN105911249B	公開（公告）日：	2017-12-19
發明（設計）人：	鄭剛;戴軒;姚杰	申請（專利權）人：	天津大學
主分類號：	G01N33/24	分類號：	G01N33/24
代理公司：	天津市北洋有限責任專利代理事務所12201	代理人：	程毓英
地址：	300072***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	模擬盾構隧道管片接縫周圍砂土侵蝕流失試驗方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種模擬盾構隧道管片接縫周圍砂土層侵蝕流失的試驗方法，主要適用于對盾構管片周圍土體的侵蝕流失情況進行評估與預測。

背景技術

盾構隧道一般是由許多抗滲混凝土管片拼裝而成，由于隧道的不均勻沉降，使得在隧道施工和運營的過程中，容易發生局部滲漏，滲漏易將土體中的細小顆粒帶出，形成侵蝕。局部侵蝕使盾構管片失去土體支撐，處理不當，將形成災害，造成巨大的環境影響和經濟損失。監測與評價盾構隧道接縫周圍土體侵蝕流失情況，既可以反映盾構管片的病害程度，又可以對隧道病害的發展進行預測，具有重大的實際意義。

傳統的試驗方法只是局限于對管片彈性密封墊的防水性能進行試驗，如《高分子防水材料第4部分：盾構法隧道管片用橡膠密封墊》(GB 18173.4—2010)中所述利用模擬管片“T”型和“一”型拼裝接縫的耐水壓試驗裝置所進行的試驗方法，都沒有能將土體考慮其中，只是單純地進行彈性密封墊的水密性試驗。隧道接縫為易漏水部位，接縫漏水后，其周圍土體將發生不同程度的侵蝕與流失，隧道發生病害。目前亟需一套合理的隧道病害的判別與評估方法，以對服役期的隧道進行針對性定期保護。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種模擬盾構隧道管片接縫周圍砂土層侵蝕流失的試驗方法，該方法使評估管片接縫周圍土體的侵蝕程度成為可能。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種模擬盾構隧道管片接縫周圍砂土層侵蝕流失的試驗方法，所采用的試驗設備，包括：包括氣泵系統(1)、主試驗系統(2)、加壓水箱系統(3)和數據采集系統(4)，其中，所述的主試驗系統(2)包括支架(32)、固定在支架(32)上的底部開口的主試驗箱(17)；主試驗箱(17)的上部設置有密封頂蓋(16)，頂蓋上連有可拆卸加壓氣囊(23)并固定有精密調壓閥(13)和數顯壓力表(12)，精密調壓閥(13)連接在所述的氣泵系統(1)和可拆卸加壓氣囊(23)之間，用于控制可拆卸加壓氣囊(23)的氣壓，數顯壓力表(12)用于控制、顯示可拆卸加壓氣囊(23)的氣壓值；主試驗箱(17)還設置有連接著可拆卸加壓氣囊(23)的放氣閥門(14)以及連接著加壓水箱系統(3)的進水閥(25)；

主試驗箱(17)的底部與兩塊L型可調底板(26)通過主試驗箱下部彈性密封墊(28)和L型底板彈性密封墊(29)密封連接，兩塊L型可調底板(26)之間通過絲杠(27)連接，在兩塊L型可調底板(26)開有溝槽，用于固定L型底板彈性密封墊(29)；

主試驗箱(17)的下部為土體容器，并設置有微型孔隙水壓計(22)和微型土壓力計(21)；兩者采集的信號被送入數據采集系統(4)；

在主試驗箱(17)的下方為用于承接和測量漏下的土樣(24)和水的漏水漏砂測量儀(24)；

該試驗方法按照以下步驟進行：

(1)試驗系統組裝完畢后，調節L型可調底板(26)處的絲杠(27)，使兩塊L型可調底板(26)之間的縫寬達到密封墊理論最小張開量，該縫寬對應盾構隧道管片張開量，固定L型可調底板(26)；

(2)向主試驗箱(17)內裝入模擬盾構隧道所處位置的土樣(24)，土樣(24)采取分層裝填并壓實，裝填至主試驗箱(17)內部的2/3刻度線處；

(3)合上已經連接好可拆卸加壓氣囊(23)的上部蓋板(16)并密封好，并打開數據采集系統(4)，準備開始采集試驗數據；

(4)打開氣泵系統(1)，通過頂部精密調壓閥(13)向主試驗系統(2)內部可拆卸加壓氣囊(23)施加氣壓，氣囊作用在土體表面，為土樣(24)施加土壓力；

(5)利用絲杠27調節兩塊L型可調底板26的縫寬至預定縫寬；

(6)調節加壓水箱系統(3)至預定高度，打開加壓水箱系統(3)的出水閥(8)和主試驗系統(2)的進水閥(25)；

(7)地下水從接縫處流出，帶動接縫周圍土顆粒發生侵蝕流失，從而測得一定滲流時間不同水壓(流量)對應的侵蝕流失量，結束試驗。

作為優選實施方式，主試驗箱的頂部通過方形O型密封圈(20)密封連接有上部蓋板(16)。在主試驗箱(17)上開設有觀察窗(18)。