[發明專利]隧道管幕凍結法施工物理模型實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201710380131.0
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107246023B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 榮傳新;王彬;程樺;姚直書;蔡海兵;段寅;解德柱;王曉健;宋海清;鄭騰龍;黎明鏡;唐彬
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E02D19/14
• 分類號: E02D19/14;E02D33/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;李之壯

1.一種隧道管幕凍結法施工物理模型實驗裝置，其特征在于，所述裝置包括：實驗平臺、加載系統、土體、鋼管支架、模擬頂管、凍結系統和數據采集系統；

所述實驗平臺用于提供安裝空間；

所述加載系統包括：

箱體，安裝在所述實驗平臺上；

反力架，位于所述箱體上方并固定安裝在所述實驗平臺上；

液壓缸，置于所述反力架和所述箱體之間；

所述土體置于所述箱體內；

所述鋼管支架置于所述土體內，用于支撐定位多個所述模擬頂管；

多個所述模擬頂管活動安裝在所述鋼管支架上以形成管幕并置于所述土體內；

所述凍結系統用于對所述管幕進行凍結以形成凍結壁；

所述數據采集系統用于采集所述管幕的溫度信息、位移信息和壓力信息；所述數據采集系統包括溫度監測子系統、位移監測子系統和壓力監測子系統。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述箱體的正面按照管幕分布外輪廓線形成有第一孔洞，所述箱體的背面按照開挖面輪廓線形成有第二孔洞；

所述加載系統還包括：前加勁肋、后加勁肋、前蓋板和后蓋板，所述前加勁肋連接在所述箱體的正面外側，所述前蓋板與開挖面形狀相同，并與所述前加勁肋連接且置于所述第二孔洞中，所述后加勁肋連接在所述箱體的后面外側，所述后蓋板與所述開挖面形狀相同，并與所述后加勁肋連接，且封堵于所述第一孔洞。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述頂管支架包括：兩塊豎板、角鋼、連接件；

所述豎板上按照管幕分布輪廓線形成有與多個所述模擬頂管一一對應的圓孔，在所述豎板的底端側面連接有所述角鋼，兩塊所述豎板間隔設置且經與角鋼連接的所述連接件連接。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數據采集系統的溫度監測子系統用于采集所述管幕的溫度信息，所述溫度監測子系統包括：多個熱電偶串、數據采集儀和第一電腦；

在所述熱電偶串上分布有3個溫度測點，每間隔兩根所述模擬頂管設置一個所述熱電偶串，所述熱電偶串設置在相鄰兩根所述模擬頂管的中間位置，多個所述熱電偶串布置在一個溫度測試平面上；

所述數據采集儀與所述熱電偶串連接；

所述第一電腦與所述數據采集儀連接，用于分析處理所述溫度信息。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數據采集系統的位移監測子系統用于采集所述管幕的位移信息，所述位移監測子系統包括：3個應變儀、3根位移測桿、第二電腦；

在每個所述位移測桿上布置一個所述應變儀，3根所述位移測桿分為中間位移測桿、左位移測桿和右位移測桿，所述中間位移測桿埋設在所述凍結壁的正上方以監測隧道頂部的土地位移情況，所述左位移測桿和右位移測桿分別埋設在所述中間位移測桿的兩側以監測隧道拱腰位置的土地位移情況；

所述第二電腦與所述應變儀連接，用于分析處理所述位移信息。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數據采集系統的壓力監測子系統用于采集所述管幕的壓力信息，所述壓力監測子系統包括：5個壓力盒、壓力采集儀和第三電腦；

5個壓力盒分為：中間壓力盒、第一左壓力盒、第二左壓力盒、第一右壓力盒和第二右壓力盒，所述中間壓力盒埋設在所述管幕的正上方并貼于所述凍結壁的外緣，所述第一左壓力盒和第一右壓力盒以對稱方式分別埋設在所述中間壓力盒的左右兩側并貼于所述凍結壁的外緣，所述第二左壓力盒和所述第二右壓力盒以對稱方式埋設在所述中間壓力盒的左右兩側并貼于所述凍結壁的外緣，所述第二左壓力盒與所述第二右壓力盒之間的距離大于所述第一左壓力盒與第一右壓力盒之間的距離；

所述壓力采集儀與所述壓力盒連接；

所述第三電腦與所述壓力采集儀連接，用于分析處理所述壓力信息。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加載系統還包括：高壓螺桿；

所述反力架呈十字形；

所述高壓螺桿的一端固定在所述實驗平臺上，另一端通過螺帽與所述反力架的端部的上表面接觸。