[發明專利]一種模擬盾構隧道局部破壞事故的破壞引發裝置

在審

• 申請號: 201710661146.4
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107387098A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 鄭剛;孫基斌;崔濤;葛隆博
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 吳學穎

技術領域

本發明涉及一種地下工程中的模型試驗裝置，更具體的說，是涉及一種模擬盾構隧道局部破壞事故的破壞引發裝置。

背景技術

近十年來，在上海、南京、天津、臺灣等地的地鐵隧道中，發生了由于隧道的局部破壞引發大規模連續破壞工程事故。這對人民和社會的財產安全造成了嚴重的損害，應當引起我們足夠的重視。

盾構隧道由鋼筋混凝土管片拼裝而成，接縫部位薄弱，在局部管片產生破壞的情況下極易引起隧道一環接一環的多米諾骨牌式的沿隧道長度方向的連續破壞。而目前隧道的坍塌問題研究主要集中于暗挖法施工的隧道，且主要集中于開挖面的失穩破壞機理方面，幾乎未涉及盾構法施工的隧道沿縱向的連續破壞和坍塌問題。對該問題的研究以及一種有效的研究手段的創新就顯得尤為迫切。

模型試驗是研究盾構隧道非常重要的方法之一。特別是地下工程事故這種難以進行現場觀測與控制的工程情況，有效的模型試驗就顯得尤為重要。通過一定的簡化突出特定要素的影響，模型試驗可有效地模擬實際工程的真實情況；通過有效的控制與實施試驗，我們可以得到相對應于實際工程比較重要、可靠的參考數據，這對研究相關地下工程事故有重要有意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，為研究隧道局部破壞而引發連續破壞的內部機理，提供了一種模擬盾構隧道局部破壞事故的破壞引發裝置，可以模擬在盾構隧道中由于局部薄弱位置的破壞而引發的工程事故，此類事故難以進行現場檢測，因此該裝置不僅拓寬了我們研究此類事故的方法，同時也為以后的研究提供了一種研究思路。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的模擬盾構隧道局部破壞事故的破壞引發裝置，包括水平外軸，所述水平外軸包括由左至右依次連接的第一軸段、第二軸段和第三軸段，所述第一軸段左端外側固定有第一固定圓盤，所述第二軸段設置有沿徑向移動的管片連接件，所述第三軸段右端外側固定有第二固定圓盤；

所述水平外軸內部設置有與其同軸線的傳動內軸，所述傳動內軸一端設置有與管片連接件相嚙合的齒輪，另一端設置有位于水平外軸外部的搖柄，所述搖柄帶動傳動內軸和齒輪相對于水平外軸旋轉，所述齒輪帶動管片連接件徑向移動。

所述管片連接件穿過第二軸段管壁設置，所述管片連接件包括矩形框架，所述矩形框架內側設置有與齒輪相嚙合的齒條，所述矩形框架外側一端設置有弧形安裝板，所述安裝板設置有用于固定管片的螺紋孔。

所述第一軸段和第三軸段外壁均設置有檢測器安裝片，所述第一軸段、第二軸段和第三軸段彼此之間通過法蘭相連接。

所述第一固定圓盤和第二固定圓盤均通過固定螺栓與實驗裝置固定連接。

所述搖柄上設置有刻度盤。

所述搖柄通過設置于水平外軸和傳動內軸之間的搖柄固定螺栓進行鎖緊，所述搖柄固定螺栓設置于第一固定圓盤的左側。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：

(1)本發明引發模型發生局部破壞的位置與大小可以通過控制管片連接件的位置與大小而變化。實際工程中，盾構隧道發生局部破壞的位置多樣，如管片連接處導致的局部薄弱而易發生破壞，或者由于聯絡通道施工而設置的洞門導致隧道局部削弱等等；本裝置可以實現各種部位的局部破壞；

(2)本發明水平外軸軸上安裝有檢測器安裝片，且安裝片的位置、尺寸和數量可以根據實際情況而定，通過相關設備可以采集破壞發生后的相關試驗數據，譬如，安裝位移計測定管片的位移與變形，安裝攝像頭記錄試驗過程等等，這樣可以使得采集數據更加方便、完善

(3)本發明通過搖柄可以控制管片連接件向模型隧道內外移動，通過調整齒輪的大小，可以控制搖柄的靈敏度，即轉動搖柄一周而移動管片連接件的距離；并且，通過安裝于搖柄上的刻度盤，我們可以精確控制管片連接件前后移動距離的大小；

(4)本發明原理簡單，方法可靠，便于操作且容易實現；通過該裝置，我們可以通過模型試驗模擬盾構隧道由于局部破壞引發的工程事故，并獲得準確可靠的數據；在該裝置中，局部破壞的位置、破壞位置的大小以及檢測器安裝片的數量與位置均可隨實際情況改動；這也豐富了研究相關課題的手段，對模擬隧道的局部破壞的室內模型試驗具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明中搖柄處細節圖；

圖3是本發明中固定圓盤與搖柄固定螺栓的細節圖；

圖4是本發明中管片連接件移動前后對比示意圖；

圖5是本發明中傳動內軸結構示意圖。