[發明專利]測量隧道水土壓力分布及隧道變形規律的實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201811559446.2
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109682416A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 梁榮柱;吳文兵;方宇翔;康成;張莉;楊松;霍利朋;萬江
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

1.一種測量隧道水土壓力分布及隧道變形規律的實驗裝置，其特征在于：包括工況模擬部分和數據采集處理部分，還包括埋設于所述工況模擬部分的隧道模型和監測部分，所述工況模擬部分中挖有基坑，若干基坑支撐支撐著所述基坑的坑壁以對其中一或者多個坑壁施加荷載，所述監測部分包括監測基坑外圍和隧道模型外圍水壓力的水壓力傳感器部分、監測基坑外圍土壓力的土壓力傳感器部分，還包括監測開挖基坑過程中及所述基坑支撐對坑壁施加荷載過程中所述隧道模型外表面壓力變化情況的薄膜壓力傳感器部分、隧道模型內外應變變化情況的應變傳感器部分和隧道模型位移的位移傳感器部分，所述數據采集處理部分設于所述工況模擬部分之外且與所述監測部分連接以采集和處理所述監測部分監測的數據。

2.如權利要求1所述的測量隧道水土壓力分布及隧道變形規律的實驗裝置，其特征在于：所述工況模擬部分收容于模型箱內，所述隧道模型沿縱向的設于所述模型箱內；所述基坑設于所述隧道模型橫向的一側，所述基坑包括圍成框形的四坑壁，兩坑壁位于橫向，兩坑壁位于縱向，位于橫向的其中一坑壁為所述模型箱一箱壁的局部部分，其余三所述坑壁外設有基坑支護，所述基坑支撐包括橫向支撐和縱向支撐，所述縱向支撐通過支撐位于縱向的兩基坑支護來對相應的兩坑壁施加荷載，所述橫向支撐通過支撐位于橫向的基坑支護和與之相對的橫向坑壁之間來對設有基坑支護的橫向坑壁施加荷載。

3.如權利要求2所述的測量隧道水土壓力分布及隧道變形規律的實驗裝置，其特征在于：所述模型箱采用由鋼化玻璃制成的四個面板來作其四個箱壁，采用不銹鋼底板來作其底壁，所述模型箱中位于縱向的兩所述面板上設有開孔，兩所述開孔水平對應，所述隧道模型的兩端分別穿入兩所述開孔中，且所述開孔和所述隧道模型的外壁之間的環間空隙填充有起固定和防水作用的玻璃膠。

4.如權利要求2所述的測量隧道水土壓力分布及隧道變形規律的實驗裝置，其特征在于：所述水壓傳感器部分包括位于開挖基坑背側的基坑背側孔隙水壓力傳感器串、位于開挖基坑同側的基坑同側孔隙水壓力傳感器串和位于隧道模型外圍的外圍孔隙水壓力傳感器串；所述土壓傳感器部分包括位于開挖基坑背側的基坑背側土壓傳感器串和位于開挖基坑同側的基坑同側土壓傳感器串；位于開挖基坑同側的傳感器串中的傳感器處于基坑的下側，位于開挖基坑背側的傳感器串中的傳感器從所述工況模擬部分表面到所述隧道模型下側均勻分布。

5.如權利要求4所述的測量隧道水土壓力分布及隧道變形規律的實驗裝置，其特征在于：所述模型箱的四個面板外圍設有至少一組加固用的槽鋼，所述槽鋼上設有桁架，所述桁架位于所述模型箱的上方，所述模型箱的底壁上設有若干扣孔；每一傳感器串包括鋼絲和固定在該鋼絲上的若干相應的傳感器，位于基坑同側和背側的每一傳感器串中的鋼絲只有一根，該鋼絲的上端固定于所述桁架，其下端固定于對應的所述扣孔，且該鋼絲豎直設置；每一所述外圍孔隙水壓力傳感器串中的鋼絲包括鋼絲框和與所述鋼絲框的框角一一對應連接的若干鋼絲線，與所述鋼絲框的上端的框角連接的鋼絲線的上端固定于所述桁架，與所述鋼絲框的下端的框角連接的鋼絲線的下端固定于對應的所述扣孔，所述鋼絲框中的各鋼絲邊上均勻的固定有若干外圍水壓傳感器，所述隧道模型從所述鋼絲框中穿過而使若干所述外圍水壓傳感器環設于所述隧道模型的外圍。

6.如權利要求2所述的測量隧道水土壓力分布及隧道變形規律的實驗裝置，其特征在于：每一所述基坑支護采用鋁板制作，所述基坑支護的下端低于所述基坑的坑底，且位于基坑坑底之下的所述基坑支護的長度大于所述基坑的坑深的一半；一水管的一端插入所述基坑的坑底之下，另一端伸出所述基坑并與抽水泵連接，通過所述抽水泵抽走所述基坑中的降水并使所述基坑中的降水面保持下所述基坑的坑底之下。