[發明專利]測量隧道襯砌壁后填充材料壓縮剪切性能的試驗方法

有效

• 申請號: 202010109781.3
• 申請日: 2020-02-22
• 公開（公告）號: CN111175150B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 黃少東;高崇;孟憲彪;馬文帥;封坤;陳龍;徐凱;王胤丞;張光;趙守憲;謝晉水;魏龍剛;趙霞;陳浩銘
• 申請（專利權）人: 中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司;西南交通大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02;G01N1/28
• 代理公司: 山西華炬律師事務所 14106
• 代理人: 陳奇

本發明公開了一種測量隧道襯砌壁后填充材料壓縮剪切性能的試驗方法，解決了現有測試裝置均無法很好地模擬施工現場豆粒石填充材料的真實狀態獲得填充材料壓縮剪切性能參數的問題。通過帶有下箱體圓柱狀內腔的矩形下箱體與帶有上筒體圓柱狀內腔的矩形上筒體的結合，構筑出一個封閉柱狀空間，在該封閉柱狀空間中填充隧道襯砌壁后填充材料，形成能真實模擬隧道襯砌壁后填充材料彈性支撐層的填充材料圓柱體，通過龍門架、反力架、垂直方向電控液壓油缸和水平方向電控液壓油缸，在填充材料圓柱體的外側四周，構筑起一個能動態形成對填充材料圓柱體進行剪切的環境，得到真實模擬現場隧道盾構環境下的隧道襯砌壁后填充材料壓縮剪切性能的測試模量。

技術領域

本發明涉及一種剪切試驗裝置，特別涉及一種對隧道襯砌壁后的填充材料的剪切性能進行測試的方法。

背景技術

盾構法具有施工速度快、安全性高等諸多優勢，已成為隧道施工的重要方法。在工程實踐中，盾構法適應于不同直徑的各種地層條件下的隧道修建，在采用盾構法進行深埋長大隧道施工過程中，隧道的開挖會引起圍巖的變形，使得圍巖應力進行重新的分布；盾構機不斷地向前推進，并進行管片支護的過程，也是后續開挖的洞室圍巖逐漸卸載和支護結構抑制圍巖發生變形的過程；在掘進和支護過程中，刀盤、盾殼、管片襯砌和壁后填充層的結構，共同組成了隧道體對圍巖的支護體系，管片支護的壁后豆粒石填充層，在此組合支護體系中，起到了柔性支護的作用，使得圍巖作用在管片的荷載更均勻；故準確測試和評價壁后豆粒石填充層（單純豆粒石或豆粒石加砂漿組合填充材料）的剪切力學性能，對指導現場施工尤為必要與緊迫。

在現有技術中，為了獲得土體及巖石的抗剪強度，通常通過現場或室內進行試驗測定的，主要試驗方法有：三軸剪切試驗、十字板剪切試驗、直接剪切試驗和無側限抗壓試驗，針對大直徑顆粒土體及堆石料，有時還會選擇大型直剪試驗；在這些試驗中，最簡單的方法是直接剪切試驗方法，其理論基礎為庫倫定律和抗剪強度理論；但現有的常規的剪切試驗裝置，均無法很好地模擬施工現場豆粒石等散粒體填充材料的真實狀態，因此，如要準確地測定出填充材料的現場剪切強度，需要開發出一種大型壓縮剪切箱，以達到能方便地真實地模擬現場豆粒石等散粒體填充材料的施工狀態，為工程的設計、施工及后期養護服務；該測試裝置可模擬進行壁后豆粒石填充層在不同豆粒石級配、密實程度、注漿時間、層厚等的情況下，豆粒石壁后填充材料的剪切性能參數，從而可在不同條件下，分析獲得壁后填充材料孔隙結構變化及顆粒之間的位移的情況。

發明內容

本發明提供了一種測量隧道襯砌壁后填充材料壓縮剪切性能的試驗裝置，解決了現有測試裝置均無法很好地模擬施工現場豆粒石等散粒體壁后填充材料的真實狀態、獲得填充材料壓縮剪切性能參數的技術問題。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：

本發明的總體構思是：通過帶有下箱體圓柱狀內腔的矩形下箱體與帶有上筒體圓柱狀內腔的矩形上筒體的結合，構筑出一個封閉柱狀空間，在該封閉柱狀空間中填充豆粒石等隧道襯砌壁后填充材料，形成能真實模擬隧道襯砌壁后填充材料彈性支撐層的填充材料圓柱體，通過龍門架、反力架、垂直方向電控液壓油缸和水平方向電控液壓油缸，在填充材料圓柱體的外側四周，構筑起一個能動態形成對填充材料圓柱體進行剪切的環境，即通過水平方向電控液壓油缸對矩形下箱體的水平推動，形成對填充材料圓柱體在一定的垂直下壓力作用下的剪切破壞，得到真實模擬現場隧道盾構環境下的隧道襯砌壁后填充材料壓縮剪切性能的測試模量，特別是通過在活塞式傳壓板上設置的注漿口，可真實再現施工現場在隧道襯砌壁后填充材料填充后進行的不同配比、不同注漿量的注漿過程，使本試驗測試參數更接近現場實際情況。