[發(fā)明專利]深埋隧洞圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)聯(lián)合承載仿真試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110943795.X
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113686603B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃書嶺;吳勇進(jìn);丁秀麗;李杉;付敬;何軍;劉登學(xué);向志鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 長江水利委員會長江科學(xué)院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01D21/02
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳

1.一種深埋隧洞圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)聯(lián)合承載仿真試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)，澆筑高度相同、且端面齊平的襯砌結(jié)構(gòu)(2)及圍巖層(4)，其中澆筑襯砌結(jié)構(gòu)(2)包括：根據(jù)設(shè)計尺寸進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)(2)鋼筋籠的綁扎，用滿足所需設(shè)計強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)(2)的澆筑養(yǎng)護(hù)，并在襯砌結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)需要檢測的位置預(yù)埋監(jiān)測儀器(51)；澆筑圍巖層(4)包括：根據(jù)設(shè)計模板，將圍巖層(4)分層澆筑成特定的形狀并養(yǎng)護(hù)，同樣地圍巖層(4)內(nèi)需要檢測的位置預(yù)埋監(jiān)測儀器(51)；

步驟2)，安裝反力墻主體(11)內(nèi)的襯砌結(jié)構(gòu)(2)及圍巖層(4)，包括：將澆筑養(yǎng)護(hù)完成的襯砌結(jié)構(gòu)(2)垂直吊裝進(jìn)反力墻主體(11)內(nèi)腔；將澆筑養(yǎng)護(hù)完成的圍巖層(4)按照分層順序緊貼襯砌結(jié)構(gòu)(2)外壁用砂漿砌筑；

步驟3)，安裝反力墻主體(1)內(nèi)的圍巖壓力油壓加載機(jī)構(gòu)(32)，包括：將加壓油泵(323)、油壓力表(322)分別通過油壓力管(325)連接至四個進(jìn)油閥門接頭(116)外接口，再將液壓鋼枕(321)通過油壓力管(325)分別連接至四個進(jìn)油閥門接頭(116)內(nèi)接口，最后將四塊傳力厚鋼板(324)和四個液壓鋼枕(321)分別放置在各自的固定支座(120)上，即完成圍巖應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)(32)的安裝；

步驟4)，安裝和密封上蓋板(12)，包括：在反力墻主體(11)開口凸臺處及襯砌結(jié)構(gòu)(2)頂部安裝橡膠密封圈，在密封圈內(nèi)蓋上密封鋼板(13)，在密封鋼板(13)上蓋上上蓋板(12)，襯砌結(jié)構(gòu)(2)與密封鋼板(13)和上蓋板(12)之間采用螺栓連接，反力墻主體(11)與上蓋板(12)之間采用螺栓連接；另外預(yù)埋進(jìn)襯砌結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)的監(jiān)測儀器(51)數(shù)據(jù)線和預(yù)埋進(jìn)圍巖層(4)內(nèi)的監(jiān)測儀器(51)數(shù)據(jù)線依次通過密封鋼板(13)上的第二儀器線纜出口(133)和上蓋板(12)上的第四儀器線纜出口(123)引出；

步驟5)，安裝內(nèi)水壓力加載機(jī)構(gòu)(31)，包括：在上蓋板(12)外側(cè)的注水閥門接頭(126)上安裝水壓力管(313)，并將加壓水泵(311)、水壓力表(312)安裝在水壓力管(313)另一端；

步驟6)，圍巖壓力油壓加載，包括：將加壓油泵(323)注滿液壓油，打開加壓油泵(323)空氣閥門及反力墻主體(11)上的進(jìn)油閥門接頭(116)，開始加壓，待進(jìn)油閥門接頭(116)開始出油表示液壓鋼枕(321)及油壓力管(325)中空氣排盡，此時停止加壓，關(guān)閉進(jìn)油閥門接頭(116)，開啟監(jiān)測儀器(51)準(zhǔn)備開始記錄，根據(jù)實驗方案，對液壓鋼枕(321)加壓至設(shè)計值，并使用數(shù)據(jù)采集儀器(52)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

步驟7)，內(nèi)水壓力加載，打開加壓水泵(311)注水至襯砌結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)壁與反力墻(1)之間形成的內(nèi)注水加壓腔，根據(jù)實驗方案，注水至水壓力設(shè)計值，并使用數(shù)據(jù)采集儀器(52)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

步驟8)，將引出的監(jiān)測儀器(51)數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)采集儀器(52)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再連接至電腦中，通過數(shù)據(jù)采集軟件對采集到的應(yīng)力應(yīng)變、圍巖油壓、內(nèi)水壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和后期處理，分析在不同壓力荷載下圍巖層(4)穩(wěn)定性和襯砌結(jié)構(gòu)(2)中鋼筋和混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深埋隧洞圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)聯(lián)合承載仿真試驗方法，其特征在于：所述深埋隧洞圍巖與襯砌結(jié)構(gòu)聯(lián)合承載仿真裝置包括立體空殼結(jié)構(gòu)的反力墻(1)，所述反力墻(1)內(nèi)腔中心處設(shè)有豎直布置的空心筒狀襯砌結(jié)構(gòu)(2)，且襯砌結(jié)構(gòu)(2)高度與反力墻(1)內(nèi)腔高度相同、端面齊平，使反力墻(1)上下內(nèi)壁與襯砌結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)壁之間形成內(nèi)注水加壓腔；所述襯砌結(jié)構(gòu)(2)空心筒上端對應(yīng)的反力墻(1)上設(shè)有內(nèi)水壓力加載機(jī)構(gòu)(31)，通過所述內(nèi)水壓力加載機(jī)構(gòu)(31)向內(nèi)注水加壓腔進(jìn)行注水加壓，模擬隧洞內(nèi)水壓力作用；所述襯砌結(jié)構(gòu)(2)外壁設(shè)有透水混凝土結(jié)構(gòu)的立體圍巖層(4)，所述圍巖層(4)四周外側(cè)至反力墻(1)四周內(nèi)壁之間設(shè)有圍巖壓力油壓加載機(jī)構(gòu)(32)，通過所述圍巖壓力油壓加載機(jī)構(gòu)(32)向圍巖層(4)進(jìn)行擠壓，模擬隧洞外圍巖壓力作用；所述仿真裝置還包括分別預(yù)埋在所述圍巖層(4)和襯砌結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)的監(jiān)測系統(tǒng)(5)，所述監(jiān)測系統(tǒng)(5)用于對圍巖層(4)內(nèi)的圍巖壓力、外水壓力和襯砌結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并分析。