本发明专利技术公开了一种盾构隧道背填注浆实验的模拟装置及其使用方法，所述模拟装置包括外壳(1)、套设于外壳(1)内的圆筒形盾壳(2)和套设于盾壳(2)内的内管(3)，当盾壳(2)沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端移动时，盾壳(2)在储存腔(4)与内管(3)之间留下封闭的环形空间(5)，注浆口(22)能够将砂浆注满环形空间(5)。由于该盾构隧道背填注浆实验的模拟装置能够很好的模拟盾构隧道的背填注浆过程，通过测试分析注浆后的混凝土浆壳就可以得到适合该地层及盾构姿态下的浆液参数和注浆工艺，为解决盾构施工过程中易出现的地表沉降、管片渗漏和变形等问题提供指导。另外，该实验方法简单方便、效率高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，所述模拟装置包括外壳(1)、套设于外壳(1)内的圆筒形盾壳(2)和套设于盾壳(2)内的内管(3)，当盾壳(2)沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端移动时，盾壳(2)在储存腔(4)与内管(3)之间留下封闭的环形空间(5)，注浆口(22)能够将砂浆注满环形空间(5)。由于该盾构隧道背填注浆实验的模拟装置能够很好的模拟盾构隧道的背填注浆过程，通过测试分析注浆后的混凝土浆壳就可以得到适合该地层及盾构姿态下的浆液参数和注浆工艺，为解决盾构施工过程中易出现的地表沉降、管片渗漏和变形等问题提供指导。另外，该实验方法简单方便、效率高。【专利说明】
本专利技术涉及盾构隧道实验模拟
，特别是一种在盾构隧道背填注浆实验中使用的模拟装置以及该装置的使用方法。
技术介绍
为了保证盾构隧道施工的安全性及效率，人们通常采用实验模拟装置对盾构隧道施工过程进程模拟，如中国专利CN102221474A，【公开日】期2011年10月19日，公开了《一种泥水平衡式盾构模拟试验系统》，该系统可以模拟目标地层中的地质环境，为指导盾构隧道施工提供方便，但该系统无法模拟盾构隧道的背填注浆过程，更无法对注浆后形成的混凝土浆壳进行测试。在盾构隧道的施工过程中，不同地层及不同地质条件下的背填注浆参数和工艺会有所不同，通过模拟不同盾构姿态下背填注浆过程并测试分析注浆后的浆壳，可以得到适合该地层及盾构姿态下的注浆参数和工艺，为解决盾构施工过程中易出现的地表沉降、管片渗漏和变形等问题提供指导。
技术实现思路
为了解决现有技术中盾构模拟实验系统无法模拟背填注浆过程的技术问题，本专利技术提供了，由于该盾构隧道背填注浆实验的模拟装置能够很好的模拟盾构隧道的背填注浆过程，通过测试分析注浆后的浆壳就可以得到适合该地层及盾构姿态下的浆液参数和注浆工艺。本专利技术为解决其技术问题采用的技术方案是:一种盾构隧道背填注浆实验的模拟装置，包括筒形的外壳、套设于外壳内的筒形盾壳和套设于盾壳内的筒形内管，外壳的一端和内管的一端与端盖密封连接，外壳的另一端设有圆环状的盘盖，盾壳套设于盘盖内，外壳的另一端和盾壳通过盘盖密封连接，盾壳的一端与内管之间密封连接，外壳与盾壳之间形成用于充填土样的封闭环形储存腔，盾壳的一端还设置有用于注入砂浆的注浆口，盾壳能够沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端移动，注浆口能够将砂浆注满盾壳移动后在储存腔与内管之间留下的封闭的环形空间。使用时，将目标地层的土样填充到储存腔内同时向储存腔内注水使储存腔内的环境模拟目标地层的地质环境，然后使盾壳沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端移动，由于盾壳被储存腔与内管包围，盾壳移动的过程中会在储存腔与内管之间留下封闭的环形空间，该环形空间的横截面为圆环形，该圆环的外径与盾壳的外径相对应，该圆环的内径与内管的外径相对应，该环形空间的长度等于盾壳沿着盾壳轴线方向移动的距离。在盾壳移动的同时，注浆泵通过注浆管从注浆口将砂浆注满所述的环形空间，这样该盾构隧道背填注浆实验的模拟装置能够很好的模拟盾构隧道施工中的背填注浆过程，通过测试分析注浆后的浆壳，即环形空间内砂浆凝固后的固体样品，就可以得到适合该地层及盾构姿态下的浆液参数和注浆工艺。优选端盖为圆形，外壳的一端与端盖通过螺栓连接，内管的一端与端盖焊接。优选外壳的另一端还设置有圆筒状的密封筒，盾壳和内管套设于密封筒内，密封筒的一端与盘盖通过焊接密封，盘盖与外壳的另一端为螺栓连接，密封筒的另一端与盾壳密封连接。优选盾壳的一端与内管通过第一密封刷密封连接，密封筒的另一端与盾壳通过第二密封刷密封连接，密封筒的侧壁设置有注油孔，注油孔通过注油管与第一密封刷和第二密封刷连通。优选密封筒的侧壁设置有注浆孔，注浆孔通过设置在盾壳与内管之间的注浆管与注浆口连通。优选盾壳与内管之间设置有多个万向行走轮，万向行走轮与盾壳固定连接，万向行走轮能够在内管的表面滚动。优选外壳的侧壁设置有注水孔、主填料孔、副填料孔和安全阀。优选还包括底座，外壳与底座的一端固定连接，底座的另一端设置有能够使盾壳沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端移动的牵引装置。优选底座上固定连接有盾壳支撑轮，盾壳的外表面能够在盾壳支撑轮上滑动。一种上述任何一种形式的盾构隧道背填注浆实验的模拟装置的使用方法，包括以下步骤:步骤1:将预模拟地层的土样充填到储存腔内；步骤2:沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端牵引盾壳，从注浆口将砂浆注满环形空间；步骤3:保持24小时，取出环形空间内的砂浆样品。本专利技术的有益效果是:由于该盾构隧道背填注浆实验的模拟装置能够很好的模拟盾构隧道的背填注浆过程，通过测试分析注浆后的混凝土浆壳就可以得到适合该地层及盾构姿态下的浆液参数和注浆工艺，为解决盾构施工过程中易出现的地表沉降、管片渗漏和变形等问题提供指导。另外，该实验方法简单方便、效率高。【专利附图】【附图说明】下面结合附图对本专利技术所述的盾构隧道背填注浆实验的模拟装置作进一步详细的描述。图1是本专利技术所述盾构隧道背填注浆实验的模拟装置的初始状态结构示意图。图2是图1中A-A方向的剖视示意图。图3是本专利技术所述盾构隧道背填注浆实验的模拟装置中外壳部位的结构示意图。图4是本专利技术所述盾构隧道背填注浆实验的模拟装置的工作状态结构示意图。其中1.外壳，11.注水孔，12.主填料孔，13.副填料孔，2.盾壳，21.注浆管，22.注浆口，23.第一密封刷，24.第二密封刷，25.万向行走轮，26.第一支撑环，27.第二支撑环，3.内管，31.斜拉杆，4.储存腔，5.环形空间，6.端盖，71.密封筒，72.盘盖，73.注油孔，74.注油管，75.注浆孔，8.底座，81.牵引装置，82.盾壳支撑轮。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术所述的盾构隧道背填注浆实验的模拟装置详细说明。一种盾构隧道背填注浆实验的模拟装置，包括筒形的外壳1、套设于外壳I内的筒形盾壳2和套设于盾壳2内的筒形内管3，外壳I的一端和内管3的一端与端盖6密封连接，外壳I的另一端设有圆环状的盘盖72,盾壳2和内管3套设于盘盖72内，外壳I的另一端和盾壳2通过盘盖72密封连接，盾壳2的一端与内管3之间密封连接，外壳I与盾壳2之间形成用于充填土样的封闭环形储存腔4，盾壳2的一端还设置有用于注入砂浆的注浆口 22，盾壳2能够沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端移动，注浆口 22能够将砂浆注满盾壳2移动后在储存腔4与内管3之间留下的封闭的环形空间5，如图1、图3所示。使用时，将目标地层的土样填充到储存腔4内同时向储存腔4内注水使储存腔4内的环境模拟目标地层的地质环境，然后使盾壳2沿着盾壳的轴线向盾壳2的另一端移动，由于盾壳2被储存腔4与内管3包围，盾壳2移动的过程中会在储存腔4与内管3之间留下封闭的环形空间5，该环形空间5在垂直于盾壳轴线的平面上的投影形状为盾壳2的外径和内管3的外径而围成的环形，该环形空间5的长度等于盾壳2沿着盾壳轴线方向移动的距离。在盾壳2移动的同时，注浆泵通过注浆管21从注浆口 22将砂浆注满所述的环形空间5，如图4所述，这样该盾构隧道背填注浆实验的模拟装置能够很好的模拟盾构隧道施工中的背填注浆过程，通过测试分析注浆后的浆壳，即环形空间5内砂浆凝固后的固体样品，就可以得到适合该地层及盾构姿态下的浆液参数和注浆工艺。为了本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种盾构隧道背填注浆实验的模拟装置，其特征在于：包括筒形的外壳(1)、套设于外壳(1)内的筒形盾壳(2)和套设于盾壳(2)内的筒形内管(3)，外壳(1)的一端和内管(3)的一端与端盖(6)密封连接，外壳(1)的另一端设有圆环状的盘盖(72)，盾壳(2)套设于盘盖(72)内，外壳(1)的另一端和盾壳(2)通过盘盖(72)密封连接，盾壳(2)的一端与内管(3)之间密封连接，外壳(1)与盾壳(2)之间形成用于充填土样的封闭环形储存腔(4)，盾壳(2)的一端还设置有用于注入砂浆的注浆口(22)，盾壳(2)能够沿着盾壳的轴线向盾壳的另一端移动，注浆口(22)能够将砂浆注满盾壳(2)移动后在储存腔(4)与内管(3)之间留下的封闭的环形空间(5)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘广仁，李胜新，郅永强，常喜平，张磊，樊继欣，张志鹏，蔡耀民，王丽娟，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气管道局，
类型：发明
国别省市：北京;11
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