一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，包括反力架(4)、用于填充模型土的模型箱(1)、抽拉装置(2)及观测装置，所述的模型箱(1)上部开口并固定设置在所述的反力架(4)的千斤顶(5)下方，所述的抽拉装置(2)前后滑动设置在模型箱(1)底部，所述的抽拉装置(2)内设有连通至模型箱(1)内部的注浆管，所述的观测装置设置在模型箱(1)外部并与模型箱(1)的底部或后侧相对。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有结构简单、使用方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于隧道工程领域，尤其是涉及一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统。
技术介绍
随着市政交通建设的加快和周边环境保护要求的提高，在软土地区城市地下通道等工程的施工，对非开挖技术提出了更高的要求，要能够减小对环境影响，适应浅埋的施工条件。盾构施工技术作为一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统应用广泛，历史悠久的隧道施工技术，广泛用于软土地区隧道的建设。在盾构隧道的施工过程中，同步注浆过程是保证施工安全，减小地面沉降及隧道上浮的重要工序。由于盾构机刀盘的开挖直径大于管片外径，管片拼装完毕并脱出盾尾后，与土体形成一个环形间隙，简称盾尾间隙。盾尾间隙如果不及时得到填充，势必造成地层变形，使相邻地表建筑物沉降或隧道本身偏移。同步注浆的主要目的就是及时填充盾尾间隙，防止因盾尾间隙的存在导致地层发生较大变形。盾尾脱离管片后，土体与管片存在着间隙，此时如果同步注浆浆液能够迅速填充空隙，可大大减少土层的移动，从而减少地表的变形。国内外对于同步注浆过程的研究很少，大都局限于注浆效果的研究，而并没有对浆液在盾尾间隙内的充填过程及充填机理进行过深入探讨。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、使用方便的盾构隧道同步注浆模拟试验系统。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，包括反力架、用于填充模型土的模型箱、抽拉装置及观测装置，所述的模型箱上部开口并固定设置在所述的反力架的千斤顶下方，所述的抽拉装置前后滑
动设置在模型箱底部，所述的抽拉装置内设有连通至模型箱内部的注浆管，所述的观测装置设置在模型箱外部并与模型箱的底部或后侧相对。所述的观测装置为摄像机。所述的模型箱由多个侧板和底板围合而成，其中正面侧板为由透明材料制成的正面侧板，底板为由透明材料制成的底板。所述的抽拉装置为由钢板围合形成的中空体，其前端设有用于注浆管伸出的注浆孔。所述的抽拉装置底部和底板之间设有便于抽拉装置滑动的导轨。所述的抽拉装置与一电动机的输出轴连接，工作时，所述的电动机带动抽拉装置前后水平运动。所述的模型箱内设有用于监测模型土中的应力及变形情况的应力传感器、应变传感器及位移传感器。所述的正面侧板和底板上均设有便于辨别模型土下沉或隆起情况的格栅线。所述的注浆管连接有注浆设备。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)本系统可以较好地模拟浆液注入盾尾间隙后的充填过程，该系统配置观测装置，有很好的可视化效果，可以观测注浆过程中的浆液在空隙中的充填情况，观察浆液流动状态，以进行试验分析；(2)本系统结构较为简单，试验方便；(3)正面侧板和底板上均设有格栅线，便于辨别模型土下沉或隆起情况。附图说明图1为本技术的正视图；图2为本技术的侧视图；图3中图3(a)为模型箱的正视图，图3(b)为模型箱的后视图；图4中图4(a)为抽拉装置的正视图，图4(b)为抽拉装置的后视图；图5中图5(a)正面侧板的结构示意图，图5(b)和底板的结构示意图；图中标识为：1模型箱，2抽拉装置，3注浆孔，4反力架，5千斤顶，6电动机，701正面侧板，702底板，8摄像机，9导轨。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本技术的目的在于提供一种盾构隧道同步注浆过程模拟试验系统，以能够模拟盾尾间隙中浆液的充填过程，为盾构隧道同步注浆充填机里的研究提供一种模拟试验系统。如图1—2所示，一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，包括反力架4、用于填充模型土的模型箱1、抽拉装置2及观测装置，模型箱1上部开口并固定设置在反力架4的千斤顶5下方，如图3所示，图3(a)为模型箱1的正视图，图3(b)为模型箱1的后视图，模型箱1由多个侧板和底板702围合而成，其中正面侧板701和底板702均由透明材料(有机玻璃)制成，通过正面侧板701和底板702观察和记录测模型箱1内浆液运动情况，在模型箱1的外部，与正面侧板701和底板702相对设置有观测装置，观测装置可以采用摄像机8，通过摄像机8能够透过正面侧板701和底板702观测模型箱1内浆液流动情况和扩散至模型土内的情况，对试验全过程进行观测。如图5所示，正面侧板701(如图5(a)所示)和底板702(如图5(b)所示)上均设有格栅线，通过格栅线可以使观测装置很好地辨别地表土体的下沉或隆起情况，栅格的可以设置为多条横向和纵向的直线划分的方格，方格的大小和密度可以根据实际需要设置。可结合PIV技术分析模型箱1中模型土的扰动情况，以此模拟出在类矩形盾构在施工过程中地表的下沉或隆起情况，评估施工对环境的影响。抽拉装置2设置在底板702上，抽拉装置2底部和底板702之间设有导轨9，抽拉装置2通过传动轴与电动机6的输出轴连接，工作时，电动机6带动抽拉装置2沿导轨9前后水平运动，如图4所示，图4(a)为抽拉装置2的正视图，图4(b)为抽拉装置2的后视图，抽拉装置2为由钢板围合形成的中空体，内部设有连通至模型箱1内部的注浆管，抽拉装置2前端设有用于注浆管伸出的注浆孔3，具体开孔位置根据试验工况需要而定。为了获得更多的试验测量信息，在模型土中预埋应力传感器、应变传感器及位移传感器，通过传感器来监测模型土中的应力及变形情况，模拟盾构在施工过程中对土体的扰动情况，对施工质量及环境影响作出评估。为了模拟不同的盾构施工工况，千斤顶5最大加载50吨，模拟不同埋深的工况。另外，电动机6有多种档位，可以灵活调节抽拉装置2的移动速度。以下对本专利技术所涉及的类矩形盾构切削推进模拟试验系统一般使用方法进行说明：1.安装好试验系统，在模型箱1的有机玻璃挡板上划好格栅线。2.向模型箱1中填充模型土，预埋好应力传感器、应变传感器及位移传感器等。3.向模型箱1填充模型土完毕后，校准传动轴及抽拉装置2的水平度，设定电动机6的转速、千斤顶5的加载量。4.先开启观测装置，然后再开启电动机6，带动抽拉装置2运动。此时观测装置已开始拍摄，打开注浆泵，开始注浆，记录注浆过程中浆液在空隙中的运动情况。一组试验完毕后，获取传感器的各项数据，结合记录数据及照片和录像等，综合分析盾构同步注浆过程对环境的影响。通过设定不同的千斤顶5的加载量和电动机6的档位来模拟各种不同的工况。上述实施例仅例示性说明本专利技术的原理及其功效，而非用于限制本专利技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
中具有通常知识者在未脱离本专利技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利技术的权利要求所涵盖。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，其特征在于，包括反力架(4)、用于填充模型土的模型箱(1)、抽拉装置(2)及观测装置，所述的模型箱(1)上部开口并固定设置在所述的反力架(4)的千斤顶(5)下方，所述的抽拉装置(2)前后滑动设置在模型箱(1)底部，所述的抽拉装置(2)内设有连通至模型箱(1)内部的注浆管，所述的观测装置设置在模型箱(1)外部并与模型箱(1)的底部或后侧相对。

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，其特征在于，包括反力架(4)、用于填充模型土的模型箱(1)、抽拉装置(2)及观测装置，所述的模型箱(1)上部开口并固定设置在所述的反力架(4)的千斤顶(5)下方，所述的抽拉装置(2)前后滑动设置在模型箱(1)底部，所述的抽拉装置(2)内设有连通至模型箱(1)内部的注浆管，所述的观测装置设置在模型箱(1)外部并与模型箱(1)的底部或后侧相对。2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，其特征在于，所述的观测装置为摄像机(8)。3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，其特征在于，所述的模型箱(1)由多个侧板和底板(702)围合而成，其中正面侧板(701)为由透明材料制成的正面侧板，底板(702)为由透明材料制成的底板。4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆模拟试验系统，其特征在于，所述的抽拉装置(2)为由钢板围合形成的中空...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文其，赵天驰，段超，唐涛，吴炜枫，谈识，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：上海;31