[發(fā)明專(zhuān)利]隧道管幕凍結(jié)法施工物理模型實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710380131.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107246023B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 榮傳新;王彬;程樺;姚直書(shū);蔡海兵;段寅;解德柱;王曉健;宋海清;鄭騰龍;黎明鏡;唐彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02D19/14
• 分類(lèi)號(hào): E02D19/14;E02D33/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;李之壯

本發(fā)明提供了一種隧道管幕凍結(jié)法施工物理模型實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于提供安裝空間；加載系統(tǒng)包括：箱體，安裝在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上；反力架，位于箱體上方并固定安裝在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上；液壓缸，置于反力架和箱體之間；土體，置于箱體內(nèi)；鋼管支架，置于土體內(nèi)；多個(gè)模擬頂管，活動(dòng)安裝在鋼管支架上以形成管幕并置于土體內(nèi)；凍結(jié)系統(tǒng)，用于對(duì)管幕進(jìn)行凍結(jié)以形成凍結(jié)壁；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于采集管幕的溫度信息、位移信息和壓力信息。本發(fā)明提供的隧道管幕凍結(jié)法施工物理模型實(shí)驗(yàn)裝置可以對(duì)管幕凍結(jié)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬，對(duì)管幕凍結(jié)法進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，為管幕凍結(jié)法的進(jìn)一步推廣使用提供參考依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種隧道管幕凍結(jié)法施工物理模型實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

管幕凍結(jié)法是采用頂管形成的管幕作為承載結(jié)構(gòu)體，人工凍結(jié)形成的凍土作為止水帷幕，充分地結(jié)合了管幕法與人工地層凍結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)的一種新的隧道施工工法。該工法是一種適合于飽和富水軟土地層的淺埋超大斷面隧道新型施工方法。目前缺少對(duì)該工法全面系統(tǒng)的研究，這對(duì)該工法進(jìn)一步的推廣利用是十分不利的。相似模型實(shí)驗(yàn)是一種形象直觀的研究方法，已經(jīng)在地下工程結(jié)構(gòu)研究中的到了廣泛的運(yùn)用。如何對(duì)管幕凍結(jié)法進(jìn)行相似模型實(shí)驗(yàn)成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道管幕凍結(jié)法施工物理模型實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無(wú)法對(duì)管幕凍結(jié)法進(jìn)行相似模型實(shí)驗(yàn)的技術(shù)問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種隧道管幕凍結(jié)法施工物理模型實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，其技術(shù)方案如下：

一種隧道管幕凍結(jié)法施工物理模型實(shí)驗(yàn)裝置，包括：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、加載系統(tǒng)、土體、鋼管支架、模擬頂管、凍結(jié)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)用于提供安裝空間；所述加載系統(tǒng)包括：箱體，安裝在所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上；反力架，位于所述箱體上方并固定安裝在所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(nèi)；所述鋼管支架置于所述所述土體內(nèi)，用于支撐定位多個(gè)所述模擬頂管；多個(gè)所述模擬頂管活動(dòng)安裝在所述鋼管支架上以形成管幕并置于所述土體內(nèi)；所述凍結(jié)系統(tǒng)用于對(duì)所述管幕進(jìn)行凍結(jié)以形成凍結(jié)壁；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集所述管幕的溫度信息、位移信息和壓力信息。

在如上所述的裝置中，優(yōu)選地，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(kāi)挖面輪廓線形成有第二孔洞；所述加載系統(tǒng)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(cè)，所述前蓋板與開(kāi)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(cè)，所述后蓋板與所述開(kāi)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。

在如上所述的裝置中，優(yōu)選地，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(gè)所述模擬頂管一一對(duì)應(yīng)的圓孔，在所述豎板的底端側(cè)面連接有所述角鋼，兩塊所述豎板間隔設(shè)置且經(jīng)與角鋼連接的所述連接件連接。

在如上所述的裝置中，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)用于采集所述管幕的溫度信息，所述溫度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括：多個(gè)熱電偶串、數(shù)據(jù)采集儀和第一電腦；在所述熱電偶串上分布有3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，每間隔兩根所述模擬頂管設(shè)置一個(gè)所述熱電偶串，所述熱電偶串設(shè)置在相鄰兩根所述模擬頂管的中間位置，多個(gè)所述熱電偶串布置在一個(gè)溫度測(cè)試平面上；所述數(shù)據(jù)采集儀與所述熱電偶串連接；所述第一電腦與所述數(shù)據(jù)采集儀連接，用于分析處理所述溫度信息。