[發明專利]鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201911147077.0
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110823697B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 陳麗俊;陳建勛;胡濤濤;羅彥斌;張光偉;謝遠
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

本發明涉及隧道工程領域，具體涉及一種鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞試驗裝置及方法。所述方法通過搭建鎖腳錨管支護下對隧道拱腳地基進行加載的模擬試驗平臺，一方面能夠避免隧道現場試驗環境復雜、干擾因素眾多對試驗結果的影響，并能夠確保整個加載過程中荷載始終保持豎直向下，從而可實現對隧道豎向荷載的真實模擬；另一方面，鋼架與鎖腳錨管、拱腳地基之間的連接條件未作任何的簡化和假定，完全與隧道現場實際情況一致，確保了模擬加載試驗過程中鋼架與鎖腳錨管、拱腳地基之間荷載傳遞的真實性。此外，利用本發明的試驗方法，可以分析不同鎖腳錨管支護參數、不同加載條件下隧道拱腳地基荷載的傳遞特性。

技術領域

本發明涉及隧道工程領域，具體涉及一種鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞試驗裝置及方法。

背景技術

軟弱地層隧道施工過程中圍巖穩定性差，易發生大幅沉降甚至塌方，通常采用分部開挖法進行施工。在分部開挖時，隧道拱腳地基對上部初期支護的支撐面積很小，每延米一般均小于0.3m²，特別是對于初期支護中的型鋼鋼架而言，其與隧道拱腳地基的接觸面積更小，一般在0.06m²以下，從而導致隧道拱腳地基往往存在較大的應力集中，而軟弱地層隧道拱腳地基承載力往往十分有限，不足以承擔上部荷載，會造成拱腳和隧道整體沉降，對隧道穩定性十分不利。

鎖腳錨管可以起到抑制隧道鋼架下沉、分擔隧道拱腳地基荷載，從而提高隧道拱腳地基穩定性的目的。鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載的傳遞情況直接影響到隧道拱腳地基的穩定性。為確保隧道拱腳地基的穩定性，在鎖腳錨管設計時，就需要了解鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載的傳遞情況，并揭示不同鎖腳錨管支護參數下隧道拱腳地基荷載的傳遞特性，進而確保鎖腳錨管支護參數設計的合理性。

由于隧道現場環境復雜，干擾因素眾多，通過現場試驗研究鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞特性，不僅費時費力，而且試驗結果誤差較大。通過數值模擬、解析方法等理論分析方法則由于在研究時存在過多的簡化，則難以有效且準確地反映鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載的傳遞特性。而對鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基進行模擬加載，則不受場地、隧道環境的限制和復雜因素的干擾，同時也不存在分析時簡化過多的問題，是研究鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞特性的理想手段。但是，目前尚缺乏針對鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞的試驗裝置及方法。鑒此，有必要研發一種鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞試驗裝置及方法。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞試驗裝置及方法，能夠揭示不同鎖腳錨管支護參數、不同加載條件下隧道拱腳地基荷載的傳遞特性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種鎖腳錨管支護下隧道拱腳地基荷載傳遞試驗裝置，其特征在于，包括：型鋼鋼架、鎖腳錨管、千斤頂、壓力傳感器、反力架、堆載箱；

所述型鋼鋼架和所述鎖腳錨管之間借助連接件進行焊接連接；所述千斤頂設置在所述型鋼鋼架的頂部，所述壓力傳感器設置在所述型鋼鋼架的底部和地基之間；所述反力架放置于地面上，所述堆載箱放置于所述反力架上；所述千斤頂的上部頂在所述反力架靠近鎖腳錨管一側的橫梁下緣的中心處，可確保在對鋼架實現加載的同時，在堆載重力和千斤頂豎向力的共同作用下，反力架左右兩側為對稱受力，避免反力架和堆載箱發生傾覆、失穩，從而確保加載安全，并保證加載效果。

進一步地，在所述型鋼鋼架的頂部焊接第一連接鋼板，所述第一連接鋼板用作放置所述千斤頂的平臺；所述試驗裝置還包括第二連接鋼板和第三連接鋼板，所述壓力傳感器設置在所述第二連接鋼板和所述第三連接鋼板之間，所述第二連接鋼板的上緣和所述型鋼鋼架的底部連接，所述壓力傳感器的上緣與所述第二連接鋼板的下緣相連，所述壓力傳感器的下緣與所述第三連接鋼板的上緣相連，所述第三連接鋼板的下緣和所述地基接觸。