[實用新型]模擬盾構近接地下結構物微擾動施工的模型試驗裝置

有效

• 申請號: 202121011653.1
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN216110731U
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 種記鑫;張錕;王欽山;薛海儒;劉毅;徐前衛;賀翔;周峰;崔越榜
• 申請（專利權）人: 濟南軌道交通集團有限公司;同濟大學;中鐵十局集團第一工程有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/08;E21D9/093;E21D9/00;E21D9/12;E21D11/10;E21D11/38;E21F17/18;G01N33/24;E02D33/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本實用新型涉及一種模擬盾構近接地下結構物微擾動施工的模型試驗裝置，土箱模塊包括土箱本體，土箱本體中裝有土體，樁基模塊和隧道模塊埋設在土體內，盾構掘進模塊對土體進行切削，推進控制模塊用于推進盾構掘進模塊；注漿控制模塊和渣土改良模塊用于注入漿液和渣土改良劑，地下水位控制模塊用于調節土箱本體內的地下水位高度，地壓加載模塊用于調節土體的壓力；數據采集模塊包括數據采集終端和傳感器單元。與現有技術相比，本實用新型設置了多個模塊，能模擬復雜多樣的地層條件，而且可以考慮不同的盾構參數、推進參數、注漿參數和渣土參數對地下結構的施工擾動影響，得到的數據更接近真實施工的數據，準確度更高。

技術領域

本實用新型涉及地下隧道盾構法施工領域，尤其是涉及一種模擬盾構近接地下結構物微擾動施工的模型試驗裝置。

背景技術

隨著我國城市公共交通的快速發展，城市軌道交通越來越多地穿越樁基、隧道等既有地下結構，在隧道開挖過程中不可避免地會引起周圍土體的變形，進而誘發既有地下結構的變形，當這種變形達到一定限度后，將會影響其安全和正常使用，比如樁身應力集中引發局部破壞、隧道附加內力過大造成管片開裂失穩等。因此，評估盾構開挖對相鄰樁基、隧道的施工影響并進行超前控制，是保證盾構施工安全的核心問題。

國內外學者現階段對盾構穿越相鄰樁基、隧道的研究方法主要是理論分析法、數值模擬法和現場監測法。理論分析法基于彈性理論，對模型進行一系列假設，但是得到的數值解和現場實際情況差距較大；數值模擬法一般借助商業有限元或者有限差分軟件，但是由于土體參數選取困難，計算精度難以保證等問題，模擬預測結果有較大誤差；現場監測法則受限于儀器設備，且需要花費較大的人力物力，受環境干擾影響大。相比于上述方法，模型試驗能模擬真實的土體情況，且操作相對簡單，因此通過模型試驗研究盾構開挖對隧道、樁基等既有地下結構的影響具有一定的優勢。

公開號為CN109883840A的中國實用新型專利公開了一種雙線盾構隧道下穿施工引起的地下管線變形試驗系統，盾構掘進裝置模擬雙線盾構隧道施工，并利用監測系統實時監測試驗過程中的管線變形沉降情況，進而優化雙線盾構隧道的設計與施工參數。但是，在實際施工時，土體的情況是復雜多樣的，該專利可模擬的地層條件有限，得到的結果不能作為施工的準確依據。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種模擬盾構近接地下結構物微擾動施工的模型試驗裝置，設置了土箱模塊、樁基模塊、隧道模塊、盾構掘進模塊、推進控制模塊、注漿控制模塊、渣土改良模塊、地下水位控制模塊、地壓加載模塊、數據采集模塊，能模擬復雜多樣的地層條件，而且可以考慮不同的盾構參數、推進參數、注漿參數和渣土參數對地下結構的施工擾動影響，得到的數據更接近真實施工的數據，準確度更高。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種模擬盾構近接地下結構物微擾動施工的模型試驗裝置，包括土箱模塊、樁基模塊、隧道模塊、盾構掘進模塊、推進控制模塊、注漿控制模塊、渣土改良模塊、地下水位控制模塊、地壓加載模塊、數據采集模塊、外接電源和控制器，所述控制器與盾構掘進模塊、推進控制模塊、注漿控制模塊、渣土改良模塊、地下水位控制模塊和地壓加載模塊通信連接，所述外接電源為盾構掘進模塊、推進控制模塊、注漿控制模塊、渣土改良模塊、地下水位控制模塊、地壓加載模塊、數據采集模塊和控制器提供電能；

所述土箱模塊包括土箱本體，土箱本體中裝有土體，樁基模塊和隧道模塊埋設在土體內，土箱本體上設有開挖孔，盾構掘進模塊通過開挖孔伸入土箱本體內并對土體進行切削，所述推進控制模塊用于帶動盾構掘進模塊靠近或遠離土箱本體；

所述注漿控制模塊用于向盾構掘進模塊與土體之間的間隙注入漿液，所述渣土改良模塊用于向盾構掘進模塊注入渣土改良劑，所述地下水位控制模塊用于調節土箱本體內的地下水位高度，所述地壓加載模塊設置在土箱本體的內壁，用于調節土體的壓力；