[發明專利]一種單環管片上浮力試驗裝置及其方法

有效

• 申請號: 202110248999.1
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113125066B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王哲;余衍;許四法;尉彬嬪;王旭鋒
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01L7/00
• 分類號: G01L7/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種單環管片上浮力試驗裝置，包括箱體和管片上浮模型，所述箱體的頂部開口，所述管片上浮模型包括外筒和內鐵筒模型，所述內鐵筒裝滿砂子以滿足模型相似比要求，所述內鐵筒模型位于外筒內腔，所述外筒內腔的上部設有注漿口，所述外筒位于箱體內，所述注漿管與注漿管連接，所述注漿管穿過所述箱體側壁與儲漿罐連通，所述內鐵筒模型頂部設置連接管，所述連接管穿過所述外筒的頂面與測力計連接，所述測力計與反力架連接，所述反力架安裝在機架上。以及提供一種單環管片上浮力試驗方法。本發明可在實驗室模擬單環管片同步注漿的全過程，以便于研究管片上浮的作用機理。

技術領域

本發明屬于盾構施工領域，涉及一種單環管片上浮力試驗裝置及其方法。

背景技術

由于地上空間的大量使用，交通運行已出現早、晚工作日；節假日嚴重堵車的現狀。目前我國已開始大量投入資金向地下空間的開發當中，地鐵、隧道在如火如荼地建設。在地鐵施工中，施工機具以盾構為主。盾構分為泥水平衡、土壓平衡以及泥氣壓平衡幾種原理的種類。

采用盾構施工具有施工速度快、噪音小、受外界環境影響小、可有效的保證施工的工期以及掘進的準確問題等優點。但是，由于地下土層情況的突變，盾構推進需要適當調整盾構機施工參數，這僅僅靠的是盾構機司機的經驗而來，并未有準確的理論指導。

盾構機推進過程中，由于盾構機直徑比管片大，故管片脫離盾尾時，地層與管片之間會產生建筑空隙。由于開挖，土體也會發生應力重分布從而產生隆起效應。工程中，為防止空隙導致地層發生位移變形、地表發生沉降，故采用同步注漿技術填滿建筑空隙。考慮漿液會對管片產生浮力，當管片自重小于管片上浮力時，管片則會發生上浮從而會導致管片規律性錯臺破壞發生滲水事故。但目前從室內研究的角度研究管片上浮少之又少，大量采用數值模擬的方法進行模擬，無法了解漿液在建筑空隙中真實的力學特性作用。

發明內容

為了克服已有技術的不足，本發明提供了一種單環管片上浮力試驗裝置及其方法，可在實驗室模擬單環管片同步注漿的全過程，以便于研究管片上浮的作用機理。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種單環管片上浮力試驗裝置，包括箱體和管片上浮模型，所述箱體的頂部開口，所述管片上浮模型包括外筒和內鐵筒模型，所述內鐵筒裝滿砂子以滿足模型相似比要求，所述內鐵筒模型位于外筒內腔，所述外筒內腔的上部設有注漿口，所述外筒位于箱體內，所述注漿管與注漿管連接，所述注漿管穿過所述箱體側壁與儲漿罐連通，所述內鐵筒模型頂部設置連接管，所述連接管穿過所述外筒的頂面與測力計連接，所述測力計與反力架連接，所述反力架安裝在機架上。

進一步，所述機架包括位于箱體相對的兩側的鋼架，兩個鋼架分別連接至頂部的反力架。

所述儲漿罐與空氣壓力機連接，所述空氣壓力機與儲漿罐的連通管道上設置壓力表。采用空氣加壓原理加壓注漿，由空壓機加壓，調整壓力表值，將儲漿罐中的漿液注入建筑空隙中。

優選的，所述外筒的頂部設有備用注漿口，備用注漿口內安裝密封蓋。若因漿液黏度太大，空壓機無法注入，裝置設置設有備用注漿口，利用重力將漿液流入空隙中，填滿后將此密封蓋蓋住；

所述連接管為鋼管，設置兩根鋼管將外筒與內鐵筒懸空掛住。考慮邊界效應，外筒與模型箱內壁留一定的距離。

所述裝置包括上浮力測量組件，所述上浮力測量組件包括一個測力計和6個壓力傳感器，其中3個壓力傳感器均勻埋設在內鐵筒模型的頂部外邊緣，其他3個壓力傳感器均勻埋設在內鐵筒模型的底部外邊緣。

所述內鐵筒模型的頂部外邊緣和底部外邊緣設有埋置口。

優選的，所述箱體采用鋼化玻璃制成，所述模型箱側面鋼化玻璃表面每隔10cm設置標記帶。目的便于觀察漿液填充規律以及管片上浮量。