[發(fā)明專利]土壓平衡盾構(gòu)地層識(shí)別研究實(shí)驗(yàn)中土箱填土的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810205077.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108374666B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫振川;洪開(kāi)榮;張兵;陳饋;周建軍;李鳳遠(yuǎn);褚長(zhǎng)海;韓偉鋒;楊振興;陳橋;翟乾智;許華國(guó);孫振中;郭海坡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司;盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): E21D9/06
• 分類號(hào): E21D9/06
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 靳錦;邊延松

本發(fā)明公開(kāi)一種土壓平衡盾構(gòu)地層識(shí)別研究實(shí)驗(yàn)中土箱填土的方法,通過(guò)該方法可以方便地在土箱中填充不同類型的土體，從而形成不同的地層交界面，以方便土壓盾構(gòu)中地層實(shí)時(shí)識(shí)別方面的研究；還可以預(yù)先對(duì)土體施加一定的壓力，從而模擬真實(shí)盾構(gòu)環(huán)境中土壤內(nèi)部的壓力；另外,通過(guò)在土箱蓋上設(shè)置進(jìn)氣管，還可利用高壓氣體模擬真實(shí)盾構(gòu)時(shí)地面建筑物或公路等物體對(duì)地面產(chǎn)生的邊界壓力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種土壓平衡盾構(gòu)地層識(shí)別研究實(shí)驗(yàn)中土箱填土的方法，屬于土壓平衡盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)是軟土隧道施工的常用設(shè)備，目前已成為城市地下工程施工技術(shù)的主流，盾構(gòu)法施工是一個(gè)連續(xù)、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，在盾構(gòu)開(kāi)挖隧道之前要充分了解開(kāi)挖地質(zhì)信息，在地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上合理地設(shè)置盾構(gòu)機(jī)工作的工藝參數(shù)，而如果在隧道開(kāi)挖前獲取的地質(zhì)信息不能夠覆蓋整條隧道的地質(zhì)情況，就會(huì)導(dǎo)致施工前方地層的“黑箱”情況，從而不能夠及時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)的工藝參數(shù)，從而影響施工進(jìn)度，甚至產(chǎn)生事故。對(duì)施工前方地質(zhì)采取多點(diǎn)鉆探的方法可以在一定程度上緩解“黑箱”情況，但是過(guò)于密集的鉆探點(diǎn)往往會(huì)拖延施工進(jìn)度、增大施工費(fèi)用，因此利用盾構(gòu)與開(kāi)挖前方地質(zhì)相互作用的外在表征---盾構(gòu)施工參數(shù)，進(jìn)行地層實(shí)時(shí)識(shí)別會(huì)給施工帶來(lái)很大便利，目前已經(jīng)有很多此方面的實(shí)驗(yàn)研究。

地層識(shí)別技術(shù)是盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)智能控制的基礎(chǔ),目前在盾構(gòu)施工中,地層判別還處在人工和滯后狀態(tài),難以對(duì)地層進(jìn)行有效的在線判別,因此利用盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地層在線識(shí)別具有重要意義。為了研究上述問(wèn)題，目前已經(jīng)有許多模擬實(shí)驗(yàn)裝置，但是這些模擬實(shí)驗(yàn)裝置均存在一些問(wèn)題。例如公開(kāi)號(hào)為CN101403306A的發(fā)明專利，公開(kāi)了一種土壓平衡式盾構(gòu)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)使用土壓千斤頂和混凝土墊層來(lái)模擬實(shí)際隧道施工環(huán)境中土壤內(nèi)部的壓力,以及地面上建筑物或公路等物體對(duì)土體產(chǎn)生的邊界壓力，從而使實(shí)驗(yàn)更加真實(shí)可靠，但是上述技術(shù)不能方便地在土箱中填充不同類型的土壤形成不同地層的交界面，從而不能方便地進(jìn)行地層實(shí)時(shí)識(shí)別方面的研究；且由于使用了千斤頂和混凝土墊層，就無(wú)法在土體表面設(shè)置位移傳感器，從而使該系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行地表形變方面的研究；另外，因?yàn)榛炷翆痈采w在土體表面上，所以會(huì)在很大程度上影響地表形變的結(jié)果，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)施工情況相差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出一種土壓平衡盾構(gòu)地層識(shí)別研究實(shí)驗(yàn)中土箱填土的方法，解決上述背景技術(shù)中的不足。

本發(fā)明通過(guò)下列具體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)：

一種土壓平衡盾構(gòu)機(jī)地層識(shí)別技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)裝置,包括微型模擬盾構(gòu)機(jī)組件和土箱組件，土箱內(nèi)填裝有模擬不同地層的土體，微型模擬盾構(gòu)機(jī)放置在土箱內(nèi),其特征在于:所述土箱為長(zhǎng)方體型土箱,包括土箱壁和土箱蓋，土箱蓋和土箱壁固定密封連接；土箱內(nèi)豎直設(shè)置有兩塊可拆卸的隔板，所述隔板與微型模擬盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的方向垂直，并且在給土箱內(nèi)的土體進(jìn)行加壓之前，所述隔板可與土箱壁配合而將土箱內(nèi)部分隔為三個(gè)獨(dú)立的空間,從而方便裝填不同類型的土體形成不同的地層交界面。

進(jìn)一步地，在與放置微型模擬盾構(gòu)機(jī)的土箱壁相鄰的兩塊土箱壁上設(shè)置有卡槽，所述隔板可在所述卡槽內(nèi)插入和抽出，在向土箱內(nèi)裝填土體之前插入所述隔板，裝填完成抽出所述隔板后再對(duì)土體進(jìn)行加壓。

另外，所述土箱蓋上固定有多個(gè)可伸縮的液壓缸，所述液壓缸下方固定鉸接有一鋼板，鋼板的長(zhǎng)度略小于土箱的長(zhǎng)度，鋼板的寬度略小于土箱的寬度，所述鋼板上開(kāi)設(shè)有多個(gè)通氣孔；所述土箱蓋中部還設(shè)置有進(jìn)氣管，高壓氣體依次通過(guò)進(jìn)氣管、鋼板上的通氣孔進(jìn)入鋼板與模擬土體表面，以對(duì)模擬土體表面產(chǎn)生一定的壓力。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的土箱填土方法具體包括如下步驟:

（a）打開(kāi)土箱蓋，首先在土箱內(nèi)固定放置上述兩塊隔板，隔板與土箱壁配合將土箱內(nèi)部分隔為三個(gè)獨(dú)立的空間，然后在上述三個(gè)獨(dú)立的空間中分別填裝三種不同類型的土體，并在土體中的預(yù)定位置埋設(shè)壓力傳感器、光纖光柵傳感器和位移傳感器；

（b）裝填完成后，將上述兩塊隔板從土箱中取出，將土箱蓋與土箱壁固定連接；