[發(fā)明專(zhuān)利]模擬開(kāi)挖卸荷誘發(fā)緩傾層狀巖體隧道底鼓的試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011374456.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112362458A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃達(dá);鐘助;彭建兵;宮鳳強(qiáng);岑奪豐;宋宜祥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/02
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/02;G01N3/06;G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長(zhǎng)杰

1.一種模擬開(kāi)挖卸荷誘發(fā)緩傾層狀巖體隧道底鼓的試驗(yàn)方法，其特征在于，

該方法包括以下內(nèi)容：

獲取的隧道圍巖地質(zhì)模型，將與現(xiàn)場(chǎng)緩傾層狀圍巖各巖層性質(zhì)相同的原巖或相似模型材料按照隧道底部圍巖的地質(zhì)特征獲得構(gòu)建試驗(yàn)?zāi)Ｐ停?/p>

在試驗(yàn)?zāi)Ｐ透鲗拥膶娱g處，分別粘貼與巖層方向一致和與巖層方向垂直的應(yīng)變片，監(jiān)測(cè)巖層間的層間錯(cuò)動(dòng)以及層間張開(kāi)量，在模型的頂部均勻貼上與巖層方向一致的應(yīng)變片，監(jiān)測(cè)模型頂部各部位的變形；

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘迂Q向卸荷來(lái)模擬隧道開(kāi)挖的卸荷，采用對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘铀胶奢d來(lái)模擬圍巖的地應(yīng)力，獲取隧道底鼓的宏觀模式以及力學(xué)及變形特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，獲取隧道底鼓的宏觀模式以及力學(xué)及變形特征的過(guò)程是：

將試驗(yàn)?zāi)Ｐ头胖糜陔p向加載試驗(yàn)系統(tǒng)中，雙向加載試驗(yàn)系統(tǒng)能水平和豎向加載，采用應(yīng)力控制的方式，首先施加豎向荷載至初始豎向應(yīng)力σ_v，然后施加水平荷載至水平應(yīng)力σ_h；σ_v根據(jù)隧道底部圍巖的豎向地應(yīng)力σ_z確定，σ_h根據(jù)隧道底部圍巖的水平地應(yīng)力σ_x確定；

保持水平荷載不變，采用應(yīng)力控制的方式，逐漸卸載豎向荷載至卸荷后豎向應(yīng)力，模擬隧道開(kāi)挖過(guò)程，豎向卸荷速率反映隧道開(kāi)挖的快慢，整個(gè)過(guò)程采用高速高清攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，記錄巖層底鼓破壞的演化過(guò)程，獲得隧道底鼓的宏觀模式以及力學(xué)及變形特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述性質(zhì)相同或相似模型材料是指，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)獲取的緩傾層狀圍巖各巖層的樣本進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，獲取不同巖層試樣的強(qiáng)度、模量參數(shù)、破壞形態(tài)，找到各層相似模型材料之間的力學(xué)參數(shù)比例與各層巖石之間的力學(xué)參數(shù)比例相同，并記錄模擬出各真實(shí)巖層所對(duì)應(yīng)的每層相似模型材料的配比；制作試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜁r(shí)，能選擇性質(zhì)相同的含天然層面的層狀巖體切割制作，也能選擇所獲得相似模型材料分層澆筑制作。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述隧道底鼓為馬蹄形隧道開(kāi)挖底鼓，隧道底板是一個(gè)平面，所構(gòu)建的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑殚L(zhǎng)方體試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拈L(zhǎng)寬比為2:1，厚度根據(jù)巖層厚度及層數(shù)確定。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法能夠模擬開(kāi)挖卸荷誘發(fā)緩傾層狀巖體隧道底鼓的過(guò)程，充分考慮了隧道底部層狀圍巖鼓出的重要影響因素，包括巖體結(jié)構(gòu)(巖層厚度)、地應(yīng)力、開(kāi)挖方式。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)巖層間的層間錯(cuò)動(dòng)以及層間張開(kāi)量的應(yīng)變片、監(jiān)測(cè)試樣頂部各部位變形的應(yīng)變片位于同一縱截面上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的試驗(yàn)方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)巖層間的層間錯(cuò)動(dòng)以及層間張開(kāi)量的應(yīng)變片，在試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目鐑?nèi)均勻布置，最外側(cè)應(yīng)變片距離端部的位置為跨長(zhǎng)L的1/18，相鄰?fù)?lèi)應(yīng)變片之間的距離為跨長(zhǎng)L的1/4.5；

監(jiān)測(cè)模型頂部各部位變形的應(yīng)變片，沿試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯挾炔贾茫鶆蚍謹(jǐn)傇谀Ｐ晚敳棵嫔希钔鈧?cè)的監(jiān)測(cè)模型頂部各部位變形的應(yīng)變片與端部的間距為試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯挾鹊?/4，相鄰應(yīng)變片寬度之間位置距離也為試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯挾鹊?/4。