一种盾构法隧道综合试验平台及其试验方法技术

本发明专利技术首次公开了一种盾构法隧道综合试验平台及试验方法，特点是包括多环管片试验单元、用于将多环管片试验单元整体运输到多环管片同步托举系统中的多环管片同步运输系统、用于将多环管片试验单元同步托举至多环管片液压伺服土压力模拟系统内模拟土压力加载位置的、用于对多环管片试验单元施加土压力载荷的多环管片液压伺服土压力模拟系统、用于对多环管片试验单元施加纵向载荷的多环管片纵向载荷模拟系统、用于模拟多环管片试验单元所受的地层土体环境的多环管片地层模拟系统，优点是实现多环管片同步运输和托举，模拟真实隧道形态对多环管片施加土压力载荷、纵向载荷和模拟地层土体环境。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构法隧道综合试验平台及其试验方法
本专利技术涉及一种隧道综合试验平台及试验方法，尤其是涉及一种盾构法隧道综合试验平台及试验方法。
技术介绍
城市轨道交通两条单线区间隧道之间应设置联络通道，软土地区联络通道施工一般采用冻结法加固后使用矿山法开挖的方法，但该方法具有冻融对周边环境影响大、施工期长、施工成本高等缺点。机械法联络通道施工是指利用顶管或盾构切削隧道管片和土体，并拼装管节或管片形成联络通道的方法，其具有安全度高，对周边环境影响小，施工速度快等一系列优点，具有广阔的工程应用前景，但针对机械法联络通道施工过程主隧道结构的受力变化、机械始发接收过程的切削效率等，只能采用现场试验的方法，但是现场试验约束性比较大，无法实现变化参数的有效模拟。传统的盾构法隧道试验平台，均采用水平加载方式，通过对称张拉自平衡体系来加载，探究隧道的力学性能，但该方法中隧道管片无法“站立”，进而无法模拟隧道自身重力的影响及土层压缩变形的影响，不能真实反映隧道结构的受力情况，另一方面，采用对称张拉自平衡加载方式，无法考虑隧道管片切削等非对称荷载的情况。中国专利CN106501014A公开了一种用于整环隧道结构的竖直加载试验装置，只针对单环立式管片隧道结构的力学性能进行探究，无法反映环环之间纵向内力的传递与重分配，且对于盾构机切削管片的模拟无法胜任；因此，现有的盾构法隧道试验平台都无法真实模拟机械法联络通道施工过程，亟需一种能同时实现多环管片同步运输和托举，模拟真实隧道形态对多环管片施加土压力载荷、纵向载荷和模拟地层土体环境的盾构法隧道综合试验平台及试验方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能同时实现多环管片同步运输和托举，模拟真实隧道形态对多环管片施加土压力载荷、纵向载荷和模拟地层土体环境的盾构法隧道综合试验平台及试验方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：包括多环管片试验单元、多环管片同步运输系统、多环管片同步托举系统、多环管片液压伺服土压力模拟系统、多环管片纵向载荷模拟系统和多环管片地层模拟系统；所述的多环管片试验单元由管片拼接形成，用于模拟真实隧道管片结构状态；所述的多环管片同步运输系统，用于将所述的多环管片试验单元整体运输到所述的多环管片同步托举系统中；所述的多环管片同步托举系统位于所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统内，用于将所述的多环管片试验单元同步托举至所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统内模拟土压力加载位置；所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统，用于模拟真实隧道形态对所述的多环管片试验单元施加土压力载荷；所述的多环管片纵向载荷模拟系统，用于模拟真实隧道形态对所述的多环管片试验单元施加纵向载荷；所述的多环管片地层模拟系统，用于模拟联络通道机械法施工过程中所述的多环管片试验单元所受的地层土体环境；所述的多环管片同步运输系统包括同步运输平台底座，所述的同步运输平台底座上设置有两根相互平行的水平支撑梁，所述的水平支撑梁的底部通过若干根支撑柱固定在所述的同步运输平台底座上，所述的水平支撑梁内沿其长度方向设置有导向槽，所述的导向槽内设置有可沿所述的导向槽向前滑动的运输梁，所述的导向槽的侧壁上均布有若干组由两个滚轮组成的V型滚轮对，所述的运输梁倾斜设置且其V型底部贴合支撑在所述的滚轮上，所述的运输梁的尾端设置有用于推动所述的运输梁向前运动的第一液压伺服油缸，两根所述的运输梁之间形成多环管片试验单元置放区。所述的水平支撑梁由两根凹槽横梁按V形拼接形成，两根所述的凹槽横梁之间形成所述的导向槽；所述的凹槽横梁的两侧凸沿上对称设置有供所述的滚轮的中心轴卡嵌固定的卡槽；所述的运输梁为棱型空心梁体，所述的运输梁的中心设置有一道用于与所述的第一液压伺服油缸的顶杆碰触的中心横梁，所述的第一液压伺服油缸的底座上固定设置有卡板，所述的卡板可横跨卡嵌在两根所述的凹槽横梁外侧凸沿的卡槽中。该伺服油缸可安装于卡槽内，先把该处的滚轮卸掉，装上伺服油缸，通过伺服液压站提供动力推动伺服油缸，从而推动整个运输梁往前滑。所述的第一液压伺服油缸上设置有用于监测所述的第一液压伺服油缸顶杆水平移动距离的水平位移传感器，所述的运输梁上设置有用于监测所述的运输梁倾斜角度的第一电子倾角仪，所述的第一液压伺服油缸连接伺服液压站。多环管片同步运输系统保证多环管片试验单元无损、平稳地运输进入多环管片同步托举系统中，并有效实现超大尺寸混凝土薄壁构件水平方向的精确移位，能够有效避免多环管片隧道试验单元在同步运输过程中的意外变形及损坏。所述的多环管片同步托举系统包括一个用于承接支撑所述的多环管片试验单元的托举框架和四个用于推动所述的托举框架向上移动的第二液压伺服油缸，所述的托举框架位于所述的多环管片同步运输系统正前方且所述的托举框架的上表面与所述的多环管片试验单元的底部可贴合重叠，所述的第二液压伺服油缸均布在所述的托举框架的底面四周。第一液压伺服油缸推动运输梁向前运动，运输梁带动多环管片试验单元逐步向前移动进入托举框架中直至所述的多环管片试验单元的重心与托举框架的中心重合，第二液压伺服油缸推动托举框架向上移动直至多环管片试验单元移动到模拟土压力加载位置。所述的托举框架的上表面设置有用于分散所述的多环管片试验单元应力的厚度为8-10mm的橡胶垫，所述的第二液压伺服油缸上设置有用于监测所述的第二液压伺服油缸顶杆垂直移动距离的垂直位移传感器，所述的托举框架上设置有用于监测所述的托举框架倾斜角度的第二电子倾角仪。能够实现超大尺寸混凝土薄壁构件垂直方向的精确移位，能够有效避免目标升降物体多环管片隧道试验单元的意外变形及损坏；增设橡胶垫有利于增大多环管片试验单元与托举框架之间的接触面积，分散托举框架受到的应力。所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统包括若干个环向加载框架，相邻的所述的环向加载框架通过法兰依次相连形成多环加载框架，所述的多环加载框架的底部设置有多环加载框架底座，所述的多环加载框架的内环面设置有油缸安装板，所述的油缸安装板上均布有24*N个第三液压伺服油缸，其中N为所述的环向加载框架的数量，24为每个所述的环向加载框架上环向均布的第三液压伺服油缸的数量。所述的多环管片纵向载荷模拟系统包括两根相互平行的纵向拉杆、两块横向夹板，两块所述的横向夹板分别通过锁紧螺母与所述的纵向拉杆的端部连接形成一个用于向多环管片试验单元的管片施加纵向载荷的口字型构件，所述的纵向拉杆由若干根纵向标准杆和一根纵向调节杆通过连接套筒依次连接而成，所述的纵向标准杆上设置有用来测定所述的纵向标准杆轴向受力的膜式应变片；所述的锁紧螺母上且位于所述的横向夹板的外侧设置有用于向所述的锁紧螺母提供扭转力的伺服液压动力旋转机构，所述的锁紧螺母上设置有用于测定所述的锁紧螺母所受扭转力大小的扭矩传感器；所述的横向夹板的内侧面与所述的多环管片试验单元的管片的环向侧壁之间设置有用于将施加于所述的多环管片试验单元的管片环向侧壁的集中力进行环向分配的应力分散块，所述的应力分散块内均布有若干个用于向所述的多环管片试验单元的管片环向侧壁施力的补偿油缸，所述的补偿油缸的顶部设置有用于测定所述的多环管片试验单元的管片环向侧壁所受压力大小的压力传感器，所述的压力传感器埋设在所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：包括多环管片试验单元、多环管片同步运输系统、多环管片同步托举系统、多环管片液压伺服土压力模拟系统、多环管片纵向载荷模拟系统和多环管片地层模拟系统；所述的多环管片试验单元由管片拼接形成，用于模拟真实隧道管片结构状态；所述的多环管片同步运输系统，用于将所述的多环管片试验单元整体运输到所述的多环管片同步托举系统中；所述的多环管片同步托举系统位于所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统内，用于将所述的多环管片试验单元同步托举至所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统内模拟土压力加载位置；所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统，用于模拟真实隧道形态对所述的多环管片试验单元施加土压力载荷；所述的多环管片纵向载荷模拟系统，用于模拟真实隧道形态对所述的多环管片试验单元施加纵向载荷；所述的多环管片地层模拟系统，用于模拟联络通道机械法施工过程中所述的多环管片试验单元所受的地层土体环境。

【技术特征摘要】
1.一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：包括多环管片试验单元、多环管片同步运输系统、多环管片同步托举系统、多环管片液压伺服土压力模拟系统、多环管片纵向载荷模拟系统和多环管片地层模拟系统；所述的多环管片试验单元由管片拼接形成，用于模拟真实隧道管片结构状态；所述的多环管片同步运输系统，用于将所述的多环管片试验单元整体运输到所述的多环管片同步托举系统中；所述的多环管片同步托举系统位于所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统内，用于将所述的多环管片试验单元同步托举至所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统内模拟土压力加载位置；所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统，用于模拟真实隧道形态对所述的多环管片试验单元施加土压力载荷；所述的多环管片纵向载荷模拟系统，用于模拟真实隧道形态对所述的多环管片试验单元施加纵向载荷；所述的多环管片地层模拟系统，用于模拟联络通道机械法施工过程中所述的多环管片试验单元所受的地层土体环境。2.根据权利要求1所述的一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：所述的多环管片同步运输系统包括同步运输平台底座，所述的同步运输平台底座上设置有两根相互平行的水平支撑梁，所述的水平支撑梁的底部通过若干根支撑柱固定在所述的同步运输平台底座上，所述的水平支撑梁内沿其长度方向设置有导向槽，所述的导向槽内设置有可沿所述的导向槽向前滑动的运输梁，所述的导向槽的侧壁上均布有若干组由两个滚轮组成的V型滚轮对，所述的运输梁倾斜设置且其V型底部贴合支撑在所述的滚轮上，所述的运输梁的尾端设置有用于推动所述的运输梁向前运动的第一液压伺服油缸，两根所述的运输梁之间形成多环管片试验单元置放区。3.根据权利要求2所述的一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：所述的水平支撑梁由两根凹槽横梁按V形拼接形成，两根所述的凹槽横梁之间形成所述的导向槽；所述的凹槽横梁的两侧凸沿上对称设置有供所述的滚轮的中心轴卡嵌固定的卡槽；所述的运输梁为棱型空心梁体，所述的运输梁的中心设置有一道用于与所述的第一液压伺服油缸的顶杆碰触的中心横梁，所述的第一液压伺服油缸的底座上固定设置有卡板，所述的卡板可横跨卡嵌在两根所述的凹槽横梁外侧凸沿的卡槽中。4.根据权利要求3所述的一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：所述的第一液压伺服油缸上设置有用于监测所述的第一液压伺服油缸顶杆水平移动距离的水平位移传感器，所述的运输梁上设置有用于监测所述的运输梁倾斜角度的第一电子倾角仪，所述的第一液压伺服油缸连接伺服液压站。5.根据权利要求1所述的一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：所述的多环管片同步托举系统包括一个用于承接支撑所述的多环管片试验单元的托举框架和四个用于推动所述的托举框架向上移动的第二液压伺服油缸，所述的托举框架位于所述的多环管片同步运输系统正前方且所述的托举框架的上表面与所述的多环管片试验单元的底部可贴合重叠，所述的第二液压伺服油缸均布在所述的托举框架的底面四周。6.根据权利要求5所述的一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：所述的托举框架的上表面设置有用于分散所述的多环管片试验单元应力的厚度为8-10mm的橡胶垫，所述的第二液压伺服油缸上设置有用于监测所述的第二液压伺服油缸顶杆垂直移动距离的垂直位移传感器，所述的托举框架上设置有用于监测所述的托举框架倾斜角度的第二电子倾角仪。7.根据权利要求1所述的一种盾构法隧道综合试验平台，其特征在于：所述的多环管片液压伺服土压力模拟系统包括若...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑶宏，朱寰，
申请(专利权)人：宁波用躬科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33