[發(fā)明專利]一種模擬淺埋盾構(gòu)隧道開挖面被動(dòng)破壞的試驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810197394.2
• 申請日: 2018-03-11
• 公開（公告）號: CN108361042B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋偉濤;李鵬飛;陳柯屹;杜修力;龔秋明;路德春;林慶濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/06
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種模擬淺埋盾構(gòu)隧道開挖面被動(dòng)破壞的試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)該試驗(yàn)方法的試驗(yàn)系統(tǒng)包括微型水土壓力監(jiān)測元件(3)，開挖面前方土體中的位移計(jì)(4)和地表上的位移計(jì)(5)；微型水土壓力監(jiān)測元件(3)設(shè)置在模型盾構(gòu)機(jī)(1)的刀盤(2)上；

各個(gè)微型水土壓力監(jiān)測元件(3)通過在模型盾構(gòu)機(jī)(1)的刀盤(2)上打孔的方式嵌入刀盤(2)上的面板(6)的內(nèi)部，各個(gè)微型水土壓力監(jiān)測元件(3)的表面與刀盤(2)面板(6)齊平；微型水土壓力監(jiān)測元件(3)安裝在刀盤(2)的中心和距離刀盤(2)圓心0.85R遠(yuǎn)處的面板(6)上，R為開挖半徑；

開挖面前方土體中的位移計(jì)(4)用來監(jiān)測開挖面前方土體內(nèi)部的地中位移；開挖面前方土體中的位移計(jì)(4)的埋設(shè)橫向斷面為模型盾構(gòu)機(jī)(1)開挖面前方±0.25D、±0.75D和1.25D位置的面上，縱向斷面為模型盾構(gòu)機(jī)(1)中心線上及兩側(cè)距離0.5D、1D和1.5D位置的面上，高度斷面為模型盾構(gòu)機(jī)(1)盾殼上及上方距離0.5D和1D位置的面上，D為開挖直徑；

地表上的位移計(jì)(5)，布設(shè)在地層的表面；地表上的位移計(jì)(5)的位置為：橫斷面為模型盾構(gòu)機(jī)開挖面前方±0.25D、0.5D和0.75D的斷面；縱斷面為模型盾構(gòu)機(jī)中軸線上和中軸線兩側(cè)0.5R和1R的斷面；布設(shè)地表上的位移計(jì)(5)的目的是監(jiān)測地表的位移量；為了更好地觀察地表變形，用色砂在地表劃分網(wǎng)格；

其特征在于：該方法包括下列步驟：

S1模型箱(7)內(nèi)填土完成后，靜置一段時(shí)間，記錄下模型盾構(gòu)機(jī)(1)的刀盤(2)上的微型水土壓力監(jiān)測元件(3)和開挖面前方土體中的位移計(jì)(4)、地表上的位移計(jì)(5)監(jiān)測元件的初始讀數(shù)；

S2將模型盾構(gòu)機(jī)(1)緊靠模型箱(7)上的洞口(8)，準(zhǔn)備開挖；同時(shí)開啟模型盾構(gòu)機(jī)的頂進(jìn)電機(jī)(9)、刀盤電機(jī)(10)和螺旋出土器電機(jī)(11)，模型盾構(gòu)機(jī)(1)開始掘進(jìn)；

S3模型盾構(gòu)機(jī)(1)開挖到預(yù)定位置時(shí)，同時(shí)關(guān)閉頂進(jìn)電機(jī)(9)、刀盤電機(jī)(10)和螺旋出土器電機(jī)(11)；靜置，待半小時(shí)以內(nèi)所有監(jiān)測元件的讀數(shù)都穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)時(shí)，此時(shí)讀取刀盤上水土壓力大小、開挖面前方土體位移值、地表的位移量；

S4開始開挖面被動(dòng)破壞試驗(yàn)；啟動(dòng)刀盤電機(jī)(10)，同時(shí)打開頂進(jìn)電機(jī)(9)，不開螺旋出土器電機(jī)(11)，實(shí)時(shí)記錄所有監(jiān)測元件的值，包括刀盤(2)上的水土壓力值，開挖面前方土體中的位移值，地表土體的位移量；

S5試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉刀盤電機(jī)(10)和頂進(jìn)電機(jī)(9)，靜置一段時(shí)間后測所有監(jiān)測元件的數(shù)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬淺埋盾構(gòu)隧道開挖面被動(dòng)破壞的試驗(yàn)方法，其特征在于：模型盾構(gòu)機(jī)(1)能完成盾構(gòu)的掘進(jìn)和刀盤(2)旋轉(zhuǎn)、螺旋出土器(13)出土基本功能；模型盾構(gòu)機(jī)(1)的掘進(jìn)、刀盤(2)的旋轉(zhuǎn)和螺旋出土器(13)的旋轉(zhuǎn)，通過頂進(jìn)電機(jī)(9)、刀盤電機(jī)(10)和螺旋出土器電機(jī)(11)分別控制，并能夠獨(dú)立運(yùn)行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬淺埋盾構(gòu)隧道開挖面被動(dòng)破壞的試驗(yàn)方法，其特征在于：通過模型盾構(gòu)機(jī)刀盤旋轉(zhuǎn)、模型盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)、不讓螺旋出土器出土的試驗(yàn)方法，模擬真實(shí)盾構(gòu)開挖面被動(dòng)破壞的過程；能夠得到模型盾構(gòu)機(jī)開挖面上的極限支護(hù)力、開挖面前方土體破壞區(qū)域和地表隆起范圍；可用于模擬有水和無水條件下，砂土、黏土、砂卵石土地層中淺埋盾構(gòu)隧道開挖面被動(dòng)破壞的過程。