[發明專利]一種模擬圍巖內部襯砌變形條件的側限裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201810595621.7
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108871952B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 劉杰;蘭俊;高素芳;蔣旭;李驍霖;周文俊;高進;張羅送;黎照;孫濤;武杰賓;周克虎;羅越文
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種模擬圍巖內部襯砌變形條件的側限裝置，包括反力框架，反力框架上放置有頂面敞開的壓力側限盒，壓力側限盒的一側面上設置有觀察窗，壓力側限盒盒體內相鄰的兩個內部側面各安裝有側旁壓板，壓力側限盒盒體內底面緊貼設置有底旁壓板，安裝了側旁壓板和底旁壓板的壓力側限盒盒體內部填充有填充物，填充物上方放置有上旁壓板，千斤頂通過加載板設置于上旁壓板上。本發明提供的一種模擬圍巖內部襯砌變形條件的側限裝置及其使用方法，可以解決目前對圍巖內部襯砌變形監測沒有效果好的裝置的問題，可以得到不同圍巖襯砌物質在使用中的性能數據，對于選擇更合適的圍巖內部襯砌物質提供有效參考數據。

技術領域

本發明涉及圍巖內部襯砌變形監測領域，尤其是一種模擬圍巖內部襯砌變形條件的側限裝置及其使用方法。

背景技術

在隧道實際修建過程所遇到的諸多問題里，最棘手的就是高地應力軟巖隧洞位移收斂時間可長達3年，并且位移量大，開挖后圍巖應力分布不均勻性顯著，導致支護結構各部位受力差異巨大，從隧洞破壞特征也不得出其破壞的根源就是開挖后圍巖蠕變量過大，支護結構強度小難以抵抗巨大的地應力作用導致支護結構乃至二襯變形破壞嚴重，從而造成了一系列導致經濟損失甚至威脅施工安全的變形破壞。

綜上可知高地應力軟巖隧洞開挖后軟巖蠕變量大、變形時間長，導致施工工期長地應力不均勻性顯著，導致支護結構受力極不均勻高地應力軟巖隧洞施工的成本高企，而現有的支護技術不能將圍巖局部壓力均勻傳遞給支護結構，導致支護結構局部破壞時受力較小部位遠未發揮自身強度。

目前，高地應力軟巖隧洞在治理隧道圍巖大變形問題上，除了復雜的支護措施外，確定合理的預留變形量并合理利用預留變形量空間，讓圍巖釋放適當的變形和應力，以保證二次襯砌的安全儲備，也是一種切實可行的方法。相對于復雜的治理圍巖大變形的方式，主動讓圍巖產生合理的變形量，且在隧道開挖過程中做好預留變形顯得更為經濟合理，而在有限的預留變形空間里，如何低成本，經濟、高效地提高支護效果，缺少一套行之有效的理論與方法，因此，致力于解決這一系列問題的支護技術的研究對隧洞工程具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種模擬圍巖內部襯砌變形條件的側限裝置及其使用方法，可以解決目前對圍巖內部襯砌變形監測沒有效果好的裝置的問題，可定量研究隧洞初襯與二襯之間的預留變形量填充物(陶粒、泡沫混凝土等)在不同等級集中力荷載作用下的力學響應及變形情況分析，通過研究加載過程中柔性填充物的壓縮沉降量與荷載值的對應關系，從而得出柔性填充物襯砌均勻傳遞圍巖局部變形壓力的效果以及給圍巖提供的可形變尺寸量，定量研究將柔性填充物填充于初襯和二襯之間的預留變形量緩沖層處時支護結構的力學響應并驗證該技術的支護效果；可以得到不同圍巖襯砌物質在使用中的性能數據，對于選擇更合適的圍巖內部襯砌物質提供有效參考數據。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種模擬圍巖內部襯砌變形條件的側限裝置，包括反力框架，反力框架上放置有頂面敞開的壓力側限盒，壓力側限盒的一側面上設置有觀察窗，壓力側限盒盒體內相鄰的兩個內部側面各安裝有側旁壓板，壓力側限盒盒體內底面緊貼設置有底旁壓板，安裝了側旁壓板和底旁壓板的壓力側限盒盒體內部填充有填充物，填充物上方放置有上旁壓板，千斤頂通過加載板設置于上旁壓板上；

底旁壓板、側旁壓板以及上旁壓板上分別安裝有多個壓力傳感器，各壓力傳感器與壓力采集處理裝置電連接；

壓力側限盒的各側壁上均設置有刻度線；

壓力側限盒四周分別布置磁性表座，磁性表座通過磁力粘貼在反力框架上，在磁性表座上固定有測量沉降量的百分表，百分表前段探頭伸入壓力側限盒內。

觀察窗中，壓力側限盒的一側面上開設有方形缺口，缺口上安裝有透明鋼化板，刻度線設置于透明鋼化板上。

加載板為帶提手的蓋體。

各壓力傳感器的布置位置為：