[發明專利]一種模擬獲取隧洞流質襯砌支護最佳支護力的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910860030.2
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110658064B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 劉杰;唐洪宇;李禹;李洪亞;謝曉康;徐曜冬;王子明;鄒迅;黎照;高素芳;孫濤
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01L5/00;E21D11/00;E21D20/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

本發明專利涉及一種模擬獲取隧洞流質襯砌支護最佳支護力的裝置及方法，在矩形坑體的四個側面以及頂部分別設置有側板，在四個側面所在位置的側板外部設置有用于施加壓力的液壓千斤頂，位于頂部的側板通過錨桿錨固在矩形坑體的地面以下部位；所述側板的其中一個側面中心位置加工有卸荷孔，所述卸荷孔所在位置的軟巖巖樣上加工有孔洞，所述孔洞的內壁上布設壓力傳感器和應變片；所述壓力傳感器和應變片分別通過導線與采集系統相連；所述孔洞內部設置有分區支架，在分區支架的不同分區設置有油囊。解決隧洞流質襯砌最佳支護力大小的確定問題，而且此方法操作簡便，成本低，測量時間短和測量精度高。

技術領域

本發明屬于隧道工程領域，涉及一種模擬獲取隧洞流質襯砌支護最佳支護力的技術。

背景技術

隧洞襯砌支護的核心內容是圍巖和支護，隧洞設計的主要目的是針對圍巖制定與其相對應的支護和施工方法。為了能有效的對圍巖變形進行控制，就必須搞清楚圍巖的受力變形特征，并進一步解決圍巖和支護結構的相互作用。當支護結構的支持力不夠時，將會導致圍巖的臨空面移動并且松動圈深度增大，不足以保證圍巖的穩定；而當支護結構的支持力過大時，會對圍巖產生過大的壓力，將會導致圍巖破碎，反而降低了圍巖的穩定性。

如今隨著新技術、新科學的引入，隧道工程中對圍巖與支護相互作用的研究也正逐步深化，但是對于襯砌最佳支護力方面的研究有所缺失。

現今并沒有能直接簡便快速測量隧洞襯砌最佳支護力的裝置，而有較大的具有圍巖測試功能的裝置存在以下問題：占地面積大，設備進場困難，現場測量工期長，成本高，設備測量運行過程中，破壞了原有土體的應力分布，測量不準確。

發明內容

本發的目的是提供一種模擬獲取隧洞流質襯砌支護最佳支護力的裝置及方法，解決隧洞流質襯砌最佳支護力大小的確定問題，當隧洞巖體在最佳支護力的支撐下，將保持更加穩定持久的支護，避免了因支護力過大或過小引起的支護結構垮塌；而且此方法操作簡便，成本低，測量時間短和測量精度高。

為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種模擬獲取隧洞流質襯砌支護最佳支護力的裝置，它包括用于放置軟巖巖樣的矩形坑體，在矩形坑體的四個側面以及頂部分別設置有側板，在四個側面所在位置的側板外部設置有用于施加壓力的液壓千斤頂，位于頂部的側板通過錨桿錨固在矩形坑體的地面以下部位；所述側板的其中一個側面中心位置加工有卸荷孔，所述卸荷孔所在位置的軟巖巖樣上加工有孔洞，所述孔洞的內壁上布設壓力傳感器和應變片；所述壓力傳感器和應變片分別通過導線與采集系統相連；所述孔洞內部設置有分區支架，在分區支架的不同分區設置有油囊。

所述軟巖巖樣為從現場提取的方形軟巖巖體。

多塊所述側板之間圍成對軟巖巖樣的封閉空間，使獲取的軟巖巖樣壓實的同時模擬原環境內四周巖體對軟巖巖樣的應力。

所述側板采用透明的高強度板材制成。

位于頂部的側板上加工有多個豎直孔，所述豎直孔深入到軟巖巖樣的內部一定深度，在豎直孔內部設置有桿件，在桿件的末端安裝壓力傳感器，所述桿件的頂部末端固定在側板上。

所述側板上并位于卸荷孔所在的一側沿著其中心軸線位置對稱設置有刻度線。

所述分區支架采用兩塊鋼板焊接成X形，構成四塊分隔開的區域，分區支架由油囊支撐，不與孔洞內壁產接觸，在每個區域放一個油囊。

所述油囊是采用TPU材料粘接而成的容器，具有強度較高、耐磨性特性，采取先填充油液體，然后將泥沙固體物質泵送進油囊從而把液體擠壓排出的方式，油和泥沙混合后凝固，降低油囊內填充物泄露可能性的同時，提供穩定持久的支護；通過給油囊加壓的裝置來控制油囊提供的支護力的加載速率和量級。

開挖孔洞之后，采用非金屬超聲監測儀并結合雙孔測試法測量松動圈的深度。