[發(fā)明專利]一種盾構隧道管片變形及地表沉降的模擬裝置及模擬方法

有效

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• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114659895B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 張艷陽;樂新龍;陳善
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 王玲玲

1.一種盾構隧道管片變形及地表沉降的模擬裝置，其特征在于，包括穩(wěn)定架（1）、設置在所述穩(wěn)定架（1）上的外殼組件（2）、設置在所述外殼組件（2）內且用于對盾構隧道管片（10）進行X向及Y向限位的限位器（3）以及位于所述盾構隧道管片（10）下方且用于模擬地層結構的地層模擬組件（4）；

所述盾構隧道管片（10）的頂面設置有荷載承載板（5），所述荷載承載板（5）上布置有用于監(jiān)測變形沉降的監(jiān)測件（6），用于X向限位的限位器（3）分別設置在盾構隧道管片（10）的側面和外殼組件（2）之間，用于Y向限位的限位器（3）分別設置在盾構隧道管片（10）的端面和外殼組件（2）之間；

所述限位器（3）包括伸縮板支座（30）以及分別設置在所述伸縮板支座（30）上的伸縮板（31）和彈簧套筒（32），所述伸縮板（31）的伸縮端滑動延伸至所述彈簧套筒（32）內，并與設置在彈簧套筒（32）內的水平地層彈簧（33）抵接，所述伸縮板支座（30）的端部與外殼組件（2）相連接，所述彈簧套筒（32）的端面與盾構隧道管片（10）相連接；

所述水平地層彈簧（33）沿所述彈簧套筒（32）的高度方向依次設置有多組，相鄰所述水平地層彈簧（33）之間具有間距。

2.根據(jù)權利要求1所述的盾構隧道管片變形及地表沉降的模擬裝置，其特征在于，所述地層模擬組件（4）包括限位板（40）、傳力剪切板（41）、位于所述傳力剪切板（41）內的防偏板（42）以及設置在所述限位板（40）與所述防偏板（42）之間的可拆卸彈簧（43），所述限位板（40）設置在所述穩(wěn)定架（1）上。

3.根據(jù)權利要求2所述的盾構隧道管片變形及地表沉降的模擬裝置，其特征在于，所述地層模擬組件（4）為多組，且沿所述穩(wěn)定架（1）高度方向設置，且下層的所述地層模擬組件（4）的傳力剪切板（41）作為上層的所述地層模擬組件（4）的限位板（40）。

4.根據(jù)權利要求1所述的盾構隧道管片變形及地表沉降的模擬裝置，其特征在于，還包括萬向輪（20），所述萬向輪（20）通過轉動連接桿（7）設置在穩(wěn)定架（1）上，所述轉動連接桿（7）上設置有用于固定裝置位置的折疊式固定支座（8）。

5.根據(jù)權利要求1所述的盾構隧道管片變形及地表沉降的模擬裝置，其特征在于，所述穩(wěn)定架（1）上設置有懸掛桿（9），所述監(jiān)測件（6）分布在懸掛桿（9）上。

6.一種復合地層下的盾構隧道管片變形及地表沉降的模擬方法，其特征在于，采用權利要求1至5任一項所述的模擬裝置進行模擬，包括以下步驟：

S1：調節(jié)限位器（3）位置，保證盾構隧道管片（10）在X向、Y向的位移限制；

S2：在盾構隧道管片（10）上方設置加載板模擬工況的載荷加載情況，將荷載承載板（5）水平放置在盾構隧道管片（10）上，放置好荷載承載板（5）之后，安裝多位置監(jiān)測件（6），記錄隧道結構在不同位置的變形沉降情況，監(jiān)測件（6）固定在頂部預留固定桿上，然后將監(jiān)測件（6）調整到0刻度；

S3：根據(jù)試驗所模擬的工況，將下部的地層彈簧和傳力剪切板（41）剛度調整到模擬工況所在地層，然后將地層彈簧和傳力剪切板（41）安裝放入裝置，等待加載；

S4：施加上部載荷，每隔1-2min，對盾構隧道管片（10）的沉降進行監(jiān)測；

S5：載荷施加完成后，將裝置靜置，并間隔均勻時間監(jiān)測一次數(shù)據(jù)。