[發明專利]測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011075899.5
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112129647A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張迪;謝俊;肖明清;孫峰;殷杰;徐斯坤
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 紀元

1.一種測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，包括第一剪切箱（1）、第二剪切箱（2）以及設于所述第一剪切箱（1）、第二剪切箱（2）的外圍的反力架（15）；

所述第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）分別用于容置圍巖和混凝土管片，且所述第一剪切箱（1）位于所述第二剪切箱（2）的頂部上方；

所述反力架（15）固定于工作面上，其頂部與所述第一剪切箱（1）頂面之間設有豎向伺服機（13），以施加豎向壓力；所述反力架（15）其中一個側面與所述第一剪切箱（1）之間設有固定橫撐（14），所述反力架（15）相對的另一側面與所述第二剪切箱（2）之間設有水平伺服機（12），以施加水平力，實現盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切。

2.根據權利要求1所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述第一剪切箱（1）頂部嵌有傳壓板（3），且所述第一剪切箱（1）內部設有豎向壓力傳感器（4）；所述第二剪切箱（2）的內部設有水平壓力傳感器（5）。

3.根據權利要求2所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述豎向壓力傳感器（4）與第一剪切箱（1）頂面平行，所述水平壓力傳感器（5）與第二剪切箱（2）側面平行。

4.根據權利要求2或3所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述豎向壓力傳感器（4）設于第一剪切箱（1）內部靠近豎向伺服機（13）的一側，所述水平壓力傳感器（5）設于第一剪切箱（2）內部靠近水平伺服機（12）的一側。

5.根據權利要求4所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）通過側邊的固定螺栓（6）連接。

6.根據權利要求1或5所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述第二剪切箱（2）的底部設有滑輪（7），并放置于與其匹配的導軌（8）上。

7.根據權利要求6所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述第二剪切箱（2）內預留有注入砂漿和油脂的注漿孔（9），且所述注漿孔（9）通過對應的導管（10）與液壓裝置（11）連接。

8.根據權利要求1或7所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）涂抹有潤滑劑以減少剪切過程中剪切箱之間的摩擦力，還設置隔水墊以防止在注入油脂或砂漿時從上下剪切箱接觸面縫隙處流出。

9.根據權利要求8所述的測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，所述水平伺服機（12）、豎向伺服機（13）及液壓裝置（11）均與儀器控制臺（16）通過線纜實現電連接。

10.一種測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的方法，應用于如權利要求1-9任一項所述測量盾構隧道管片與圍巖接觸面壓縮剪切性的裝置，其特征在于，包括如下步驟：

S1將現場取回的巖石進行處理，并根據管片廠提供的盾構隧道管片的配合比澆筑混凝土圓柱試件；

S2將制備并處理好的巖石和混凝土分別放置于第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）內，在第一剪切箱（1）內設置豎向壓力傳感器（4），在第二剪切箱（2）設置水平壓力傳感器（5），并在上下剪切箱的接觸面涂上潤滑劑，放置好隔水墊；

S3將所述第二剪切箱（2）放置在導軌（8）上，并固定好滑輪（7）的位置，然后將所述第一剪切箱（1）放置于所述第二剪切箱（2）的上部，并固定上下剪切箱；

S4利用儀器控制臺（16）控制水平伺服機（12）和豎向伺服機（13）向上下剪切箱靠近，通過豎向壓力傳感器（4）和水平壓力傳感器（5）監測伺服機剛好壓實第一剪切箱（1）與固定橫撐（14）；

S5若盾構隧道管片與圍巖接觸面需填充油脂或砂漿，則通過液壓裝置（11）從第二剪切箱（2）預留的注漿孔（9）處注入油脂或砂漿；

S6繼續控制所述豎向伺服機（13）對第一剪切箱（1）內的材料施力直至對材料壓縮到指定厚度或到達指定壓力后停止，控制水平伺服機（12）對第二剪切箱（2）施加水平力直至上下剪切箱發生滑移；

S7通過所述第二剪切箱（2）內的水平壓力傳感器（5）得到材料破環時所受剪切應力，通過儀器控制臺（16）得到材料破環時所受水平位移，最終得到盾構隧道管片與圍巖接觸面的剪切模量。