[發明專利]一種近接地鐵支護模擬裝置及使用方法

在審

• 申請號: 201910051015.3
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109827788A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 郝憲杰;張謙;孫卓文
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公布了一種近接地鐵支護模擬裝置及使用方法，通過地基模擬系統、支護模擬系統、接收井模擬系統、地鐵開挖模擬系統、控制系統的高效配合，可模擬在建地鐵施工過程中對在役地鐵已有支護的影響，觀察原支護結構破壞位置及形態，監測其破壞過程中的應力分布及變化，獲得地鐵近接工程施工中對支護結構的破壞情況，為增添合理的支護結構以防止產生破壞提供有力的依據。

所屬技術領域

本發明屬于地下工程領域，提出了一種通過物理模型試驗來模擬研究地鐵接近施工中的支護方案，此研究國內尚無先例，可填補相關領域的空白，對相關科研具有重要引領指導作用。

背景技術

隨著社會的高速發展和城市化進程的不斷推進，地上交通的壓力不斷增大，發展地下交通是當務之急也是大勢所趨，而逐漸復雜的地鐵網絡將產生大量的節點換乘車站和區間隧道穿越，使得在建與在役地鐵近接工程成為不可避免的問題。在建與在役地鐵近接交互作用不但表現于在在建地鐵的開挖及施工中，會影響在役地鐵原始穩定的應力結構，導致在役地鐵的變形，影響在役地鐵運營；而且在役地鐵在運行過程中因車載作用會對在建地鐵產生動載影響，影響在建地鐵施工，甚至導致施工誤差，并且兩者間相互影響甚至會降低地鐵壽命。要解決此類問題，提供穩定的支護結構是最為有效的措施。而以往有關該問題成果多集中在施工控制技術或單個典型案例分析，對通過物理模擬分析預測其影響的研究較少。

目前，在近接地鐵支護研究方面，王昌洪研究發明了一種地鐵施工支護裝置，用于現場直接拼接支護；呂連勛研究發明了一種地鐵隧道高強度支護結構；陳艷香研究發明了在軟土環境下的地鐵隧道支護裝置；宋玉蓉研究發明了一種地鐵復合網絡模型的構建方法；朱瑤宏研究發明了一種地鐵盾構施工擾動模型試驗裝置及其試驗方法。綜上可以看出，雖然目前國內有很多人針對地鐵模型建立以及支護措施進行了大量的研究，但是尚無針對分析近接地鐵施工過程中對支護影響的研究，也無相近實驗模型可用，現有的物理模型無法對近接工程施工過程中對支護造成的影響進行研究與分析。

因此有必要設計一種模擬地鐵施工過程并監測過程中對支護影響的物理模型裝置，目的是為近接地鐵工程施工支護研究、相關施工單位提供準確可靠的技術支持與理論依據，這對于在建與在役地鐵近接工程中支護的研究具有重要參考價值。

基于以上思想，設計了一種近接地鐵支護模擬裝置，并提出了相應的試驗方法。該模型和方法填補了當前物理模型模擬近接地鐵施工支護研究方面的不足，在相關領域處于領先地位，在未來實際工程中的應用具有廣闊的前景和重要意義。

發明目的

本發明的目的在于提出一種近接地鐵工程影響支護的試驗平臺，通過地基模擬系統、支護模擬系統、接收井模擬系統、地鐵開挖模擬系統、控制系統的高效配合，可模擬在建地鐵施工過程中對在役地鐵已有支護的影響，觀察原支護結構破壞位置及形態，監測其破壞過程中的應力分布及變化，獲得地鐵近接工程施工中對支護結構的破壞情況，為增添合理的支護結構以防止產生破壞提供有力的依據。

一種近接地鐵支護模擬裝置包括：

地基模擬系統：包括地基擋板、地基砂土、位移監測器、壓力傳感器，所述的地基擋板為4塊大型鐵板，用于圍成放置所述地基砂土的立方體，其底面為面積為4m²的近水平地表，形成獨立空間用于模擬自然地殼情況，其中左右兩側地基擋板中心處開設直徑為20cm的圓孔，并具有相應的門栓結構，用于對其進行封閉工作；所述的地基砂土共有5種砂土，分別為細砂、粗砂、砂卵石、粉細砂以及黏土每層砂土厚40cm，層層鋪設用于更加真實地模擬現實地層；所述的位移監測器放置于右側地基擋板上，用于監測在地鐵開挖之時監測地層的位移變化量，位移監測器與控制系統中的計算機建立電線連接；所述的壓力傳感器，放置于四塊地基擋板所構成的立體空間底面中心兩側，共放置4個壓力傳感器，用于監測所模擬的地基在地鐵開挖與支護期間形成的壓力變化，壓力傳感器與控制機構計算機通過電線連接。