[發明專利]用于模擬盾構隧道管片上浮的實驗裝置

有效

• 申請號: 201910995861.0
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110657943B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊建輝;陳峻屹;文獻民
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 王桂名

本發明公開了一種用于模擬盾構隧道管片上浮的實驗裝置，其包括模擬隧道管片的內筒、與內筒形成間隙的外筒、固定并密封外筒的兩端擋板、測量內筒上浮位移的位移傳感器、頂板、調節裝置和定位裝置，內筒兩端為密閉結構，外筒套設在內筒上，且內筒與外筒總體上同軸；頂板處于外筒上方，所述的內筒頂部通過定位裝置與頂板連接，定位裝置穿過外筒處上方設有定位螺母；外筒頂部通過調節裝置與頂板連接，調節裝置穿過頂板處上方設有調節螺母；所述的頂板連接位移傳感器。本發明通過在恒定外力作用下，注入不同類型的漿液，來研究研究不同漿液對管片上浮的影響，還可以通過改變重物的重量來調整作用于內筒的外力，研究不同外力作用下內筒上浮過程。

技術領域

本發明屬于盾構施工工程技術領域，尤其涉及一種用于模擬盾構隧道管片上浮的實驗裝置。

背景技術

盾構法施工具有多方面優勢，在城市地鐵隧道修建中獲得了廣泛應用。盾構法施工時，在盾殼內將管片拼裝完成，隨著盾構機向前推進，管片脫離盾尾，在管片和地層間形成環形間隙，為了控制地層位移需要向環狀間隙內進行同步注漿，注入漿液為水、水泥、粉煤灰、添加劑等拌合物。在漿液凝固前，漿液處于可流動狀態，根據阿基米德浮力原理，漿液會對管片產生浮力，導致管片上浮。管片上浮后會出現管片錯臺，形成錯臺裂縫，降低管片密封質量，產生管片漏水等現象，因此對于管片上浮問題的研究顯得尤為重要。

實際工程中管片被漿液包圍，在漿液浮力作用下，管片上浮排開上部漿液，漿液沿著環形間隙向下流動，管片和漿液都處于運動狀態。經過查閱相關文獻，中國專利CN108872297A公開了“一種盾尾注漿漿液凝結及管片上浮過程模型試驗裝置”，利用該裝置試驗時，將模型土置于模型箱中，模型土內預埋壓力盒等位移傳感器，將固結壓縮板置于模型土的上側，通過壓實機構對固結壓縮板施壓，將模型土壓實，以此模擬真實的土層密實度；然后將固結壓縮板取出，通過螺栓將鋼管片模型固定于模型箱的上端，通過模型箱側壁和鋼管片模型上的注漿口向鋼管片模型與模型土之間注漿，施壓機構通過加載板對模型土施壓，以模擬地層壓力，當漿液在凝固過程中，控制加載板的壓力模擬管片上浮的過程。

上述專利的實驗裝置中，鋼管片模型是固定不動的，不能模擬管片的上浮過程，也不能模擬漿液沿環狀間隙的流動過程，因此并不能模擬實際工程中管片的上浮過程。無法測量管片浮力，研究管片上浮過程中浮力變化規律，也無法研究不同漿液對管片浮力的影響。

發明內容

基于背景技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種測試盾構隧道同步注漿漿液性質的模型實驗裝置，在裝置內部的管片模型被漿液包圍，管片上浮時漿液向下流動，管片與漿液的動態變化過程與實際工程相符，從而能夠模擬管片上浮現象，測量管片在恒定外力作用下的上浮過程，為研究漿液性質打下基礎。

為了達到目的，本發明提供的技術方案為：

本發明涉及一種用于模擬盾構隧道管片上浮的實驗裝置，其包括模擬隧道管片的內筒、與內筒形成間隙的外筒、固定并密封外筒的兩端擋板、測量內筒上浮位移的位移傳感器、頂板、調節裝置和定位裝置，內筒兩端為密閉結構，外筒套設在內筒上，且內筒與外筒總體上同軸；頂板處于外筒上方，所述的內筒頂部通過定位裝置與頂板連接，定位裝置穿過外筒處上方設有定位螺母；外筒頂部通過調節裝置與頂板連接，調節裝置穿過頂板處上方設有調節螺母；所述的頂板連接位移傳感器；擋板側部安裝有注漿裝置，注漿裝置與內外筒之間的間隙連通。

優選地，還包括一個為內筒上浮提供外力的外部框架，所述的外部框架設于擋板的外側；外部框架上設有重力機構，所述的重力機構包括兩個定滑輪、牽引繩和重物，其中一個定滑輪安裝在頂板的正上方，另一個安裝在頂板的側上方，所述的牽引繩連接在兩個定滑輪上，牽引繩的一端與頂板連接，另一端懸掛重物。

優選地，所述的調節裝置對稱設置在頂板中心的兩側，調節裝置包括調節螺桿和調節螺母，所述的調節螺桿下端通過內嵌在外筒頂部的固端螺母與外筒固定連接，調節螺桿上端通過調節螺母連接在頂板上。