[發(fā)明專利]一種模擬不同受力條件下隧道管環(huán)受力變形的實驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811557730.6
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109459311A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁榮柱;康成;吳文兵;方宇翔;張莉;楊松;霍利朋;萬江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本發(fā)明提供一種模擬不同受力條件下隧道管環(huán)受力變形的實驗裝置，包括管環(huán)、能夠?qū)墉h(huán)進(jìn)行側(cè)向加載和豎向加載的加載裝置和與管環(huán)連接的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，每一管環(huán)為主要由多個管片依次首尾連接組成的圓環(huán)形，同一管環(huán)中相鄰的兩管片之間的接縫為縱縫；數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)包括等角度的固定于管環(huán)內(nèi)、外側(cè)的多組應(yīng)變片對和均勻的設(shè)于管環(huán)的內(nèi)側(cè)分別用于測量管片徑向位移和縱縫張開度的多個LVDT位移傳感器，應(yīng)變片對和LVDT位移傳感器連接數(shù)據(jù)采集儀器，接數(shù)據(jù)采集儀器連接計算機以將其從應(yīng)變片對和LVDT位移傳感器中采集的數(shù)據(jù)傳至計算機進(jìn)行處理從而能夠模擬管環(huán)在不同受力條件下的形變與破壞規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬不同受力條件下隧道管環(huán)受力變形的實驗裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前，我國正處在城市軌道交通建設(shè)的高峰時期，全國新建軌道交通里程將達(dá)到3000公里。由于城市軌道線路周邊極具商業(yè)價值，沿線的地下空間開發(fā)利用受到了越來越廣泛的關(guān)注，隨著大規(guī)模地鐵線路的建成與運營，緊鄰地鐵線路的深開挖工程將變得不可避免，且會越來越多。

緊鄰深開挖或基坑開挖施工往往伴隨著強烈的環(huán)境效應(yīng)，將對鄰近隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，由此產(chǎn)生的工程事故案例也越來越多，比如2009年由于基坑開挖導(dǎo)致臺北一盾構(gòu)隧道管環(huán)最大水平位移達(dá)到50mm，開挖影響區(qū)內(nèi)管環(huán)豎向和水平向收斂變形均超過30mm，過大的地層變形導(dǎo)致地鐵停運。2011-12年緊靠寧波地鐵1號線某區(qū)間盾構(gòu)隧道一側(cè)大面積基坑開挖導(dǎo)致左線盾構(gòu)隧道發(fā)生超過30mm水平位移，管環(huán)局部破損嚴(yán)重，引發(fā)局部嚴(yán)重滲水。并且類似工程案例有逐年上升的趨勢。根據(jù)上海地鐵隧道經(jīng)驗，每11起盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)人為破壞的案例中，就有3起是由于深開挖所導(dǎo)致。而地鐵沿線的深開挖工程使隧道周圍水土壓力產(chǎn)生變化，導(dǎo)致管環(huán)的變形破壞是威脅地鐵盾構(gòu)隧道服役性能及結(jié)構(gòu)安全的主要風(fēng)險來源之一。

深開挖下水土接觸壓力是影響管環(huán)的承載性能的主要外部作用，而現(xiàn)有研究對在深開挖水土壓力下管環(huán)的承載特性認(rèn)識非常缺乏，管環(huán)的受力變形的薄弱環(huán)節(jié)認(rèn)識不清楚，因而無法有針對性對管環(huán)進(jìn)行加固處理。因此，有必要進(jìn)一步揭示深開挖水土壓力下管環(huán)的變形、受力與破壞規(guī)律，為類似工況下的管環(huán)加固設(shè)計提供理論支持。

在已知深開挖下管環(huán)外表面水土壓力分布模型后，探索管環(huán)在此不同受力的基礎(chǔ)上的變形發(fā)展演化規(guī)律尤為重要，有必要提供一種模擬不同受力條件下隧道管環(huán)受力變形的實驗裝置與實驗方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種模擬不同受力條件下隧道管環(huán)受力變形的實驗裝置，能夠模擬管環(huán)在不同受力條件下的形變與破壞規(guī)律等，從而為類似工況下的管環(huán)加固設(shè)計提供理論支持。

本發(fā)明的實施例提供一種模擬不同受力條件下隧道管環(huán)受力變形的實驗裝置，包括管環(huán)、能夠?qū)λ龉墉h(huán)進(jìn)行側(cè)向加載和豎向加載的加載裝置和與所述管環(huán)連接的數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)，每一所述管環(huán)包括多個依次首尾連接的管片，這些管片組成圓環(huán)形，同一所述管環(huán)中相鄰的兩所述管片之間的接縫為縱縫；所述數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)包括等角度的固定于所述管環(huán)內(nèi)、外側(cè)的多組應(yīng)變片對和均勻的設(shè)于所述管環(huán)的內(nèi)側(cè)分別用于測量所述管片徑向位移和縱縫張開度的多個LVDT 位移傳感器，所述應(yīng)變片對和LVDT位移傳感器連接數(shù)據(jù)采集儀器，所述接數(shù)據(jù)采集儀器連接計算機以將其從所述應(yīng)變片對和LVDT位移傳感器中采集的數(shù)據(jù)傳至計算機進(jìn)行處理。

進(jìn)一步地，所述管環(huán)具有三個，三個所述管環(huán)沿縱向拼接形成一個圓管，且相鄰的兩所述管環(huán)中的縱縫相互錯位，位于中間的所述管環(huán)為加載環(huán)，所述加載裝置與所述加載環(huán)連接以對其施加荷載。

進(jìn)一步地，構(gòu)成每一所述管環(huán)的管片的數(shù)量為n個，n為大于0的整數(shù)，所述管環(huán)的內(nèi)側(cè)壁具有n個所述縱縫，每一所述管片為弧形結(jié)構(gòu)，同一所述管環(huán)中相鄰兩所述管片通過弧形螺栓相互連接，且每一所述管片采用混凝土材料制作，每一所述弧形螺栓采用金屬加工而成。