[實用新型]一種護盾式TBM隧道豆礫石施工模擬裝置

有效

• 申請號: 201820289664.8
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN208805994U
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 王明年;董宇蒼;于麗;方霖;劉大剛;童建軍;吳圣智;徐湉源
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G09B25/04
• 分類號: G09B25/04
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 賴純清

一種護盾式TBM隧道豆礫石施工模擬裝置，其包括主體試驗箱、護盾式TBM掘進模擬裝置、管片結構模擬裝置、圍巖結構模擬裝置、豆礫石吹填模擬裝置、試驗架、金屬底板和檢測裝置，主體試驗箱和豆礫石吹填模擬裝置固定于試驗架上，管片結構模擬裝置、圍巖結構模擬裝置固定于主體試驗箱上，管片結構模擬裝置、圍巖結構模擬裝置之間的空隙吹填灌注豆礫石模擬材料，在管片結構模擬裝置上進行劃線，并開設吹填孔，吹填孔采用短柱進行封堵。本實用新型能夠全面系統地模擬不同影響因素條件下護盾式TBM隧道豆礫石施工過程，完善護盾式TBM隧道豆礫石施工設計理論體系、優化護盾式TBM隧道施工工藝，為隧道的設計、施工安全提供更加可靠的試驗數據。

技術領域：

本實用新型涉及交通隧道設計與建造工程技術領域，尤其涉及護盾式TBM隧道豆礫石施工技術領域，具體地說，是一種護盾式TBM隧道豆礫石施工模擬裝置。

背景技術：

隨著我國交通隧道建設的高速發展，具有機械化程度高、環境破壞小、施工高效安全的護盾式TBM掘進機是今后隧道建設的主流工法之一。護盾式TBM掘進機工法由刀盤掘進、管片拼裝、豆礫石施工等一系列復雜工序組成，其中豆礫石施工是指已拼裝管片結構在脫出盾尾后，立即通過管片吹填孔往管片結構背后吹填豆礫石的施工工序。由黃豆顆粒大小的碎石經級配曲線配比而成的豆礫石層，其整體具有散粒體的結構特性，主要作用為填補管片結構和圍巖之間空隙，使管片結構與圍巖緊密接觸，避免管片結構背后空洞產生；當其受到圍巖收斂擠壓作用時，顆粒間會產生一定程度移動。顆粒遷移過程使管片結構受力更加均勻，管片結構整體受力狀態更加良好。

管片結構背后空洞、缺陷會導致管片結構局部產生應力集中現象，造成管片結構損壞，對隧道安全穩定性形成嚴重威脅。因此，豆礫石施工是決定管片結構安全的關鍵。

人們對管片背后豆礫石層分布規律、受力特征缺乏深入了解；豆礫石施工過程中顆粒級配、施工工序選擇較為單一。

現有國內外學者研究豆礫石層施工工藝優化內容，主要采用的方法有理論推導、數值模擬兩種。其中，理論推導往往假設條件限定過多，且相關變量的改變會導致計算量過大，結果也過于理想化，對實際施工指導意義有限；數值模擬雖然相對減少了計算量，節約計算時間，但模擬過程是基于理論，同樣存在結果無法與實際情況相匹配的不足。

目前，國內外尚無關于護盾式TBM豆礫石施工的模擬裝置，且現有研究重點主要集中在豆礫石層受力特征、變形機制方面，研究成果較為理想化，實用性有待增強；對不同影響因素條件下豆礫石層作用機制、分布規律及管片結構受力特征的研究需進一步加深，以期對豆礫石施工工藝進行優化。

發明內容：

本實用新型提供了一種護盾式TBM豆礫石施工模擬裝置，該裝置能夠真實地實現不同顆粒級配、吹填順序、吹填壓力、吹填時機、吹填方式條件下護盾式TBM吹填豆礫石施工過程的模擬，研究不同影響因素條件下豆礫石層的作用機制、分布規律以及管片結構受力特征，優化護盾式TBM吹填豆礫石施工。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：