[實用新型]基于透明土的隧道開挖面失穩模型試驗裝置

有效

• 申請號: 201620172378.4
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN205384153U
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 陳軍;黃祥國;肖銘釗;孫吉主;田久暉;徐平;程華強;李忠超;黃奎;謝磊
• 申請（專利權）人: 武漢市市政建設集團有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本實用新型屬于巖土工程室內模型試驗裝置技術領域，具體涉及一種基于透明土的隧道開挖面失穩模型試驗裝置，該裝置能從細觀上分析隧道開挖面失穩過程中土體內部的變形規律。

背景技術

對于隧道施工引起的地層位移規律研究，物理模型試驗是一種重要的技術手段，可以為隧道工程設計和施工提供科學依據。目前，隧道施工模型試驗一般采用現場土體或配置模型土，模型箱材料為鋼板或玻璃，在土體內部埋設土壓力盒或位移計，這種試驗裝置存在難以克服的缺點：(1)土體內部的變形量測采用插入式探頭，會破壞土體環境，引起土體力學性質失真，進而導致測試結果與實際不符；(2)采用透明玻璃的模型箱時，非接觸光學測量只能得到模型邊界上的土體表面變形，對平面應變問題研究有一定的價值，但存在邊界效應問題，無法測到隧道周圍土體的三維變形。因此，迫切需要開發一種非接觸、連續測量土體內部空間變形場的隧模型試驗裝置，以期深入認識隧道開挖引起土體變形和破壞的細觀機理。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于透明土的隧道開挖面失穩模型試驗裝置，該試驗裝置可以非接觸、連續測量隧道開挖面失穩過程中土體內部的變形場，解決土體內部變形的不可觀測性問題。

本實用新型所采用的技術方案是：一種基于透明土的隧道開挖面失穩模型試驗裝置，包括模型箱，模型箱上設有隧道模型，該隧道模型的一端伸入模型箱內；所述隧道模型內設有隧道開挖面支撐；在模型箱內放置透明土，透明土將隧道模型埋沒；

在模型箱的頂部上方設有十字激光源，對透明土體內部進行縱、橫兩方向切片；在模型箱的正前方和側面分別設有相機，相機同步拍攝縱、橫兩方向激光切面圖像；相機將數據傳遞給計算機，計算機控制兩臺相機；

所述模型箱、隧道模型、隧道開挖面支撐均為透明材質制成。

更進一步的方案是，所述隧道模型、隧道開挖面支撐形成活塞結構，避免液體漏出。

更進一步的方案是，所述隧道開挖面支撐為透明玻璃棒。

更進一步的方案是，所述隧道開挖面支撐上刻有位移標記線。

更進一步的方案是，所述模型箱的角部標有刻度；所述隧道模型的上方外表面標有刻度。

更進一步的方案是，所述模型箱置于試驗臺上。

更進一步的方案是，所述十字激光源的投影距隧道模型前端的距離為隧道模型內徑的一半。

更進一步的方案是，所述模型箱、隧道模型、隧道開挖面支撐選用透明有機玻璃制作。

試驗時，移動隧道開挖面支撐，十字激光源對透明土體進行縱、橫兩方向切片，相機拍攝縱、橫兩方向激光切面圖像，然后相機將拍攝的圖像傳遞給計算機。

本實用新型產生的有益效果在于：

可以非接觸、連續、同步測量隧道開挖面附近土體縱、橫剖面內的變形場，測量精度高；結構簡單、操作容易；制作費用低；

將透明土作為試驗土，模型箱、隧道模型、隧道開挖面支撐采用透明材質制成，使試驗變得簡單，便于觀察，提高了試驗效率和準確性；

采用十字激光源對透明土體進行縱、橫兩方向切片，解決了以往只能對土體表面變形測量，使試驗結果更準確。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2是隧道開挖模型的側視結構示意圖；

圖3是隧道開挖模型的俯視結構示意圖；

圖4是隧道開挖模型與測試系統的側視結構示意圖；

圖5是隧道開挖模型與測試系統的正視結構示意圖。

其中：1.模型箱；2.隧道模型；3.隧道開挖面支撐；4.透明土；5.十字激光源；6.CCD相機；7.計算機；8.數據線；9.隧道模型刻度；10.位移標記線；11.模型箱刻度；12.試驗臺。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

參見圖1-圖5，一種基于透明土的隧道開挖面失穩模型試驗裝置，包括尺寸為13cm×11cm×12.5cm(長×寬×高)，材料為厚5mm的模型箱1；在模型箱1上設有內徑為2.5cm由有機玻璃管制作的隧道模型2，該隧道模型2的一端伸入模型箱1內；在隧道模型2內設有隧道開挖面支撐3；在模型箱1內放置透明土4，透明土4將隧道模型2埋沒，使隧道模型2達到一定埋深；