[發(fā)明專(zhuān)利]一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置及測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710241296.X
• 申請(qǐng)日: 2017-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106841578B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱澤奇;盛謙;龔擎玉;肖明清;龔彥峰;唐曌;劉世偉;李建賀;張善凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/38
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/38
• 代理公司: 武漢宇晨專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，包括土箱、可移動(dòng)金屬外殼、泥水倉(cāng)、緩沖箱、泥水泵、泥水壓力計(jì)、孔隙水壓力計(jì)、孔隙水壓力存儲(chǔ)器、泥水壓力存儲(chǔ)器，本發(fā)明還公開(kāi)了一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，本發(fā)明可以得到水泥倉(cāng)內(nèi)水壓力和掌子面處泥水壓力的映射關(guān)系，本裝置內(nèi)的固定擋板上設(shè)置有開(kāi)口控制件，可以研究開(kāi)口率對(duì)掌子面泥水壓力和泥水倉(cāng)泥水壓力的影響；操作方便、成本低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的推廣使用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于盾構(gòu)隧道泥水壓力測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，還涉及一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。適用于泥水盾構(gòu)隧道掌子面所施加的泥水壓力室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

背景技術(shù)

近年來(lái)隨著城市地下交通隧道、越江跨海隧道的快速發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)因其施工安全性能好、速度快、擾動(dòng)小以及經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。在盾構(gòu)隧道施工過(guò)程中掌子面的穩(wěn)定性對(duì)隧道的安全高效施工以及地表沉降的有效控制具有重要的影響，而在泥水盾構(gòu)施工中，掌子面的水土壓力主要是依靠所施加的泥水壓力來(lái)平衡，進(jìn)而保障掌子面的穩(wěn)定。在施工過(guò)程中由于掌子面施工的復(fù)雜性，因此無(wú)法直接對(duì)掌子面處的泥水壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，目前對(duì)掌子面所施加的泥水壓力主要是依靠作業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷控制，而在相關(guān)研究中簡(jiǎn)單的認(rèn)為泥水倉(cāng)內(nèi)的壓力與掌子面處的泥水壓力分布形式和大小相同，顯然此種做法存在不合理之處。由于掌子面與泥水倉(cāng)之間間隔一個(gè)刀盤(pán)且刀盤(pán)上設(shè)置有開(kāi)口，二者之間的泥水壓力存在一定關(guān)聯(lián)性，而泥水倉(cāng)內(nèi)的泥水壓力在施工中比較容易測(cè)出，因此可以通過(guò)測(cè)定泥水倉(cāng)內(nèi)的壓力值，進(jìn)行反演分析得出掌子面處的泥水壓力值，進(jìn)而可以對(duì)掌子面穩(wěn)定進(jìn)行有效控制?，F(xiàn)有的相關(guān)文獻(xiàn)如“土壓平衡盾構(gòu)機(jī)密封艙壓力控制機(jī)理模型及實(shí)驗(yàn)研究”一文中闡述了土壓倉(cāng)內(nèi)的土壓力與掌子面的處的土壓力具有一定的映射關(guān)聯(lián)，然而數(shù)值模擬方法無(wú)法模擬盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)掌子面與土壓倉(cāng)內(nèi)的土壓力存在和分布的真實(shí)狀態(tài)，通過(guò)數(shù)值模擬分析得出結(jié)論具有一定的局限性，需要通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行論證方可有效合理的利用，除此之外土體與泥水的力傳遞形式具有一定的區(qū)別。因此研究一種能夠真實(shí)有效的反映盾構(gòu)掘進(jìn)中掌子面和泥水倉(cāng)內(nèi)泥水流動(dòng)賦存狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)裝置尤為重要，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定掌子面水壓力與泥水倉(cāng)泥水壓力之間的映射關(guān)系，依據(jù)泥水倉(cāng)泥水壓力的監(jiān)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)掌子面處的水壓力，對(duì)掌子面的穩(wěn)定性控制具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，還提供一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。通過(guò)設(shè)定不同的實(shí)驗(yàn)條件測(cè)試出掌子面內(nèi)和泥水倉(cāng)內(nèi)相應(yīng)位置泥水壓力值，通過(guò)相關(guān)性分析得出掌子面泥水壓力與泥水倉(cāng)泥水壓力值之間的映射函數(shù)關(guān)系式，通過(guò)監(jiān)測(cè)泥水倉(cāng)泥水壓力值可以更好預(yù)測(cè)掌子面處泥水壓力值，為掌子面的支護(hù)壓力的動(dòng)態(tài)控制提供有力的理論支撐，保障施工安全高效的進(jìn)行。

一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，包括土箱，還包括可移動(dòng)金屬外殼，土箱的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有土箱連通孔，可移動(dòng)金屬外殼的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有外殼連通孔，圓筒狀的泥水倉(cāng)通過(guò)支撐臺(tái)橫向水平設(shè)置在可移動(dòng)金屬外殼內(nèi)，泥水倉(cāng)一端設(shè)置有開(kāi)口控制件且穿出外殼連通孔與土箱連通孔無(wú)縫連接，泥水倉(cāng)另一端密封，泥水倉(cāng)頂部通過(guò)泥水進(jìn)管與緩沖箱連接，泥水倉(cāng)底部通過(guò)泥水出管與泥水泵連接，泥水泵通過(guò)泥水連接管與緩沖箱連接，泥水倉(cāng)內(nèi)泥水經(jīng)過(guò)的路徑上從上至下垂直設(shè)置有若干個(gè)泥水壓力計(jì)，土箱的內(nèi)壁位于土箱連通孔的部分罩設(shè)有鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)上從上至下設(shè)置有若干個(gè)與泥水壓力計(jì)一一高度對(duì)應(yīng)的孔隙水壓力計(jì)，孔隙水壓力計(jì)與孔隙水壓力存儲(chǔ)器連接，泥水壓力計(jì)與泥水壓力存儲(chǔ)器連接，泥水進(jìn)管上設(shè)置有閥門(mén)。

如上所述的開(kāi)口控制件包括連接軸、第一擋片和第二擋片，第一擋片和第二擋片上均開(kāi)設(shè)有流通口，第一擋片和第二擋片均套設(shè)在連接軸上并均可以連接軸為中心周向旋轉(zhuǎn)，第一擋片和第二擋片貼合設(shè)置。

如上所述的土箱與可移動(dòng)金屬外殼之間通過(guò)法蘭連接。

一種泥水盾構(gòu)掌子面泥水壓力實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，包括以下步驟：