[實用新型]一種考慮地層側向抗力的盾構隧道實驗裝置

有效

• 申請號: 202220152333.6
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN217538697U
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 陳志寧;張小會;周順華;沈瑜;張靜;沈亞威;孟丹青;張澤宇
• 申請（專利權）人: 南京地鐵建設有限責任公司;同濟大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本實用新型涉及一種考慮地層側向抗力的盾構隧道實驗裝置，包括反力架、工字鋼、第一千斤頂、第二千斤頂、盾構隧道管片足尺模型、拉伸式位移傳感器、分壓計、液壓油缸、位移監測儀。其中，反力架是圓環狀鋼結構支架，盾構隧道管片足尺模型為圓環狀盾構管片，拉伸式位移傳感器安裝于盾構管片內弧面拱腰處。第一千斤頂和第二千斤頂沿徑向布置于盾構隧道管片足尺模型圓弧外側，并通過工字鋼支撐于反力架。液壓油缸通過控制液壓油為第一千斤頂和第二千斤頂提供動力。本實用新型可以實現對地層抗力的模擬，在實驗環境中，更加真實地模擬出盾構隧道的受荷情況，與實際工況更為相符，使得實驗結果更加符合真實情況。

技術領域

本實用新型涉及盾構隧道實驗裝置領域，是一種考慮地層側向抗力的盾構隧道實驗裝置，涉及實現地層抗力的模擬方法。

背景技術

近年來，采用盾構法施工的隧道結構已成為軌道交通建設的主要方法。在隧道穿越軟弱地層或不良地質結構段時，為保證隧道的建設、長期運營的安全性，需要對隧道的工作狀態進行安全性評估。其中，由于在實際情況下，盾構隧道長期深埋于地下，受荷情況復雜，對其力學性能及工作狀態的評估較為困難。因此，目前采用的方法多為在實驗環境下搭載足尺實驗模型來對其進行模擬研究。

盾構隧道一般為圓環狀結構形式，長期深埋于地下，受到水土荷載，在水土荷載的作用下，圓環狀結構會產生變形，尤其在拱腰處會產生朝向土層的位移。因此，會引發出二次荷載，即地層抗力。在現有實驗方法中，如CN211263008U專利中

采用千斤頂對安裝在對拉梁上的對拉錨索施加張拉力，利用對拉梁的反力對盾構隧道結構施加徑向壓力，以此來模擬土壓對隧道結構的作用，通過千斤頂來對環箍錨索施加張拉力，利用環箍錨索對試驗管片結構外表面的接觸壓力對結構導入軸力，來模擬水壓對隧道結構的作用。但沒有考慮盾構隧道管片變形對側向荷載產生的影響。由于現有足尺實驗裝置極少考慮到地層抗力對實驗結果的影響，從而導致實驗室搭載的隧道受到荷載的情況與實際情況有較大差別。所以需要新的實驗裝置來幫助實現對側向地層抗力的模擬。

發明內容

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考慮地層側向抗力的盾構隧道實驗裝置。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

一種考慮地層側向抗力的盾構隧道實驗裝置，其特征在于，包括反力架(1)、工字鋼(2)、盾構隧道管片足尺模型(3)、拉伸式位移傳感器(4)、分壓計(5)、液壓油缸(6)、位移監測儀(7)、第一千斤頂(8)和第二千斤頂(9)；

所述反力架(1)是圓環狀鋼結構支架，用于為千斤頂提供反力；

所述工字鋼(2)為傳力結構，用于將第一千斤頂(8)和第二千斤頂(9)的力傳遞到反力架上；

所述盾構隧道管片足尺模型(3)為實驗測試對象，為圓環狀盾構管片；

所述第二千斤頂(9)為圓環狀盾構隧道管片足尺模型(3)拱腰圓心角為90°范圍內的千斤頂；

所述第一千斤頂(8)為盾構隧道外弧面處除第二之外的千斤頂；

所述第一千斤頂(8)和第二千斤頂(9)沿徑向布置于盾構隧道管片足尺模型(3)圓弧外側，并通過工字鋼(2)支撐于所述反力架(1)；

所述的拉伸式位移傳感器(4)為微型傳感器元件，安裝于盾構管片內弧面拱腰處；

所述分壓計(5)是油壓調控裝置，用于調控各個第一千斤頂(8)和第二千斤頂(9)的支撐力大小；

所述液壓油缸(6)為油壓儲存裝置，通過控制液壓油為第一千斤頂(8)和第二千斤頂(9)提供動力；

所述位移監測儀(7)是信號監測及轉換裝置，用于將位移信號轉換為荷載信號；