[發(fā)明專利]一種模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)和測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010192783.3
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111397526A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 有智慧;蒲東均;封坤;郭洋洋;程韜;徐凱;楊仁杰
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司;西南交通大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;徐麗娜

1.一種模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

箱體、隧道模型、支承裝置和三維掃描儀；

所述箱體的底部設(shè)有矩形開槽；

所述隧道模型封堵在所述矩形開槽處，且底部與所述支承裝置相抵，所述隧道模型與所述箱體構(gòu)成承載土體的空間；

移動所述隧道模型時，所述土體由所述矩形開槽處塌落；

所述支承裝置在所述隧道模型的下方與所述隧道模型相抵，用于支撐所述隧道模型；

所述三維掃描儀位于所述箱體的下方，用于測量模擬盾構(gòu)隧道施工后形成的拱軸線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)，其特征在于：

所述支承裝置包括底座和滾軸；

所述滾軸安裝在底座上，所述滾軸與所述底座可轉(zhuǎn)動的連接；

優(yōu)選地，所述滾軸為多個，沿所述矩形開槽的長度方向均勻分布，所述滾軸的軸線與所述矩形開槽的長度方向呈垂直設(shè)置；

優(yōu)選地，所述滾軸的圓周面上設(shè)有橡膠層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

拉拽裝置，所述拉拽裝置與所述隧道模型相連，用于拉拽所述隧道模型；

優(yōu)選地，所述拉拽裝置為液壓缸、氣缸、直線電機、絲杠傳動裝置、繩索、手柄的任一種；

優(yōu)選地，所述拉拽裝置包括連軸、連桿、拉桿和扳桿；所述連軸位于所述隧道模型內(nèi)，并與所述隧道模型固定連接；所述連桿位于所述隧道模型內(nèi)，一端并與所述連軸固定連接；所述拉桿位于所述隧道模型外側(cè)，所述拉桿的一端并與所述連桿的另一端相連，所述拉桿的另一端與所述扳桿相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)，其特征在于：

所述箱體包括依次相連的前板、左板、后板、右板，以及分別與所述前板、所述左板、所述后板、所述右板相連的底板，所述矩形開槽位于所述底板的中部；

優(yōu)選地，所述箱體的材質(zhì)為透明有機玻璃；

優(yōu)選地，所述底板包括第一底板和第二底板，所述第一底板和/或所述第二底板可滑動的設(shè)置在所述前板、所述左板、所述后板、所述右板的下方。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)，其特征在于：

所述隧道模型的軸線與所述底板的上表面位于同一平面；

優(yōu)選地，所述隧道模型的材質(zhì)為光滑亞克力材質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)，其特征在于：

所述三維掃描儀的鏡頭位于所述矩形開槽的對稱中心的正下方；

優(yōu)選地，所述三維掃描儀為激光三維掃描儀。

7.一種模型隧道開挖引起空間土拱的測量方法，所述模型隧道開挖引起空間土拱的測量方法基于權(quán)利要求1至6任一項所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于，包括：

步驟一：將所述隧道模型置于所述矩形開槽處，并采用所述支承裝置在所述隧道模型的底部支撐所述隧道模型，使所述隧道模型完全封堵所述矩形開槽；

步驟二：向所述箱體與所述隧道模型構(gòu)成的承載土體的空間內(nèi)填充土體，完成土體填充后靜置；

步驟三：打開所述三維掃描儀，使所述隧道模型緩慢脫離所述箱體，直至所述隧道模型與所述箱體完全脫離；

步驟四：將所述三維掃描儀的測量結(jié)果輸出為CAD圖，得到不同試驗階段空間土拱效應(yīng)的拱軸線。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量方法，其特征在于：

在所述步驟一中，放置所述隧道模型時，使所述隧道模型的軸線與所述箱體的底板上表面位于同一平面。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量方法，其特征在于：

在所述步驟二中，分層填充不同種類不同參數(shù)的土體，每填充完一層后整平，靜置不小于1小時后再填充下一層，完成所有土體填充后靜置24小時至36小時。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模型隧道開挖引起空間土拱的測量方法，其特征在于：

在所述步驟三中，所述隧道模型緩慢脫離所述箱體時，若土體不穩(wěn)定則需停止所述隧道模型的移動，直至土體穩(wěn)定時再次移動所述隧道模型。