一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，由千斤顶、可缩性横向支撑及隧道衬砌支护结构三部分组成，千斤顶布置在隧道衬砌支护结构的周围，用以模拟围岩压力对衬砌的作用，可缩性横向支撑联接衬砌支护结构的两底脚，用以模拟隧道底板围岩对称衬砌底脚结构的两向让压支撑作用，隧道衬砌支护结构的型式、所用材料及几何尺寸根据实际工程原型按一定比例缩小。本实用新型专利技术用于岩土工程室内模型试验研究，很好的模拟了隧道或矿山巷道围岩压力对于衬砌支护结构的力学作用，试验操作有效、可靠，为检验衬砌结构的力学性能、变形破坏特征以及进一步应用于工程实际，提供可靠数据和参考。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种岩土工程室内试验装置，特别是涉及隧道或矿山巷道及硐室衬砌支护结构室内模型试验装置。
技术介绍
近年来，我国现代化城市建设进度越来越快，地下轨道交通、城市地铁事业及矿山巷道硐室建设不断发展，目前，隧道支护应用最广泛的结构为金属支架、U型钢支架、锚喷支护及锚网喷支护等结构，而在使用过程中，却由于支架强度不高，可缩量较小而产生诸多问题，状况频发。为此，有必要在支护结构应用于实际工程前，进行室内模型试验，来测量支护结构的承载能力、变形情况并及时发现其薄弱部位，以便于在实际工程中进行调整。室内模型试验，是用缩小或放大的比例模型进行试验，和原结构保持相似的关系，在土木工程的研究中，用模型试验代替大型的原型结构试验或作为大型结构试验的辅助试验，以避免不利影响因素，降低试验费用，缩短试验周期，是一种经济有效的方法；某些新设计的结构或难以用理论分析的结构，需要用模型试验为其提供设计参数；为新的理论假设提供试验基础，检验理论假设的可靠性。而对于隧道衬砌支护结构，由于其所处的地质条件复杂多变，围岩压力大，顶部及两帮的围压常常同时产生，且来压强烈不均匀，在室内模型时，往往难以模拟实际情况，给进一步的工程应用造成困难。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，可靠地模拟隧道顶部及两帮同时产生的强烈不均匀的围压及底板围岩对于底脚的两向让压作用，从而克服了现有隧道支护结构室内模型试验装置存在的局限性。为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种隧道衬砌支护结构室内模型试验方法，由加载装置千斤顶、可缩性横向支撑及隧道衬砌支护结构三个部分组成，所述加载装置千斤顶的数量为8-15台， 可根据隧道衬砌支护结构的断面大小而适当增减，均匀布置于所述隧道衬砌支护结构的周围，所述可缩性横向支撑的长度为1000-2500mm，可根据隧道衬砌支护结构的断面大小而调整，布置于所述隧道衬砌支护结构的两底脚之间。进一步的，所述千斤顶和所述隧道衬砌支护结构之间设置一块钢板，所述钢板和所述隧道衬砌支护结构之间用砂浆充填密实，并用木板挡住所述钢板之间的空隙，防止砂浆逸出，目的在于将所述千斤顶提供的集中荷载转化为均布面荷载，用以模拟围岩压力对衬砌支护结构的作用。进一步的，所述千斤顶能够提供1000KN的压力，所述隧道衬砌支护结构的两帮所述千斤顶和顶部所述千斤顶同步加载，加载强度之比为0.7～0.8，所述泥浆采用水泥：砂子：水＝1：2：0.45，所述钢板采用规格为300mm×300mm×30mm。进一步的，所述可缩性横向支撑由两个千斤顶和两个工字钢组成，所述两个千斤顶之间用一块可缩性垫板联接，所述两个工字钢和所述隧道衬砌支护结构之间各用一块可缩性垫板联接。横向支撑的作用在于模拟隧道底板围岩对于隧道衬砌支护结构底脚的两向让压支撑作用，可缩性垫板的作用在于使得所述隧道衬砌支护结构在受力时，避免应力集中的产生，且能够产生一定的位移而不至于过早破坏。进一步的，所述可缩性横向支撑中的所述千斤顶要求能够提供1000KN的压力，仅起到支撑作用而不进行加载，所述工字钢规格根据所述隧道衬砌支护结构的断面大小选择，所述可缩性垫板由木质或橡胶制成，厚度为50mm。进一步的，所述隧道衬砌支护结构按隧道断面分为4片网壳，由2片拱网壳和2片侧网壳拼装而成，每片网壳由2根Φ24mm主弧筋、6根Φ16mm次弧筋、若干Φ8mm桥形架和Φ8mm连接筋焊接而成。进一步的，所述隧道衬砌支护结构的每片网壳各焊接一块带螺栓孔的联接板，拱网壳和侧网壳拼装时在两个接头处夹一块可缩性垫板，再用螺栓联接，所述可缩性垫板由木质或橡胶制成，厚度为50mm。进一步的，所述隧道衬砌支护结构的底脚结构固定于大块混凝土基座上，底脚与混凝土基座处垫上钢板，并在钢板上涂上黄油，其作用在于使得隧道衬砌支护结构在受力时，避免在两端出现大的应力集中现象，从而造成试件在较小荷载下被破坏，使得隧道衬砌支护结构在受力时能够有一定的位移而不至于过早破 坏。本技术的有益技术效果如下：(1)千斤顶的数量、加载速度、大小，可以根据隧道衬砌支护结构的形式和隧道围压的具体情况而调整，有效适用于各种断面形式和不同地质条件，围压条件的隧道或矿山巷道支护结构的模型试验中。(2)整个设备的千斤顶油压采用计算机控制，严格控制两帮和顶部的千斤顶加载强度之比为0.7～0.8，采用钢板、砂浆及木板将千斤顶提供的集中荷载转化为均布面荷载，用以模拟围岩压力。(3)可缩性横向支撑结构，有效模拟隧道底板围岩压力对于隧道衬砌支护结构底脚的两向让压支撑作用，中间夹的可缩性垫板，有效避免了两端底脚出现应力集中现象，使得支护结构受力时有一定的位移能力而不至于过早破坏，与巷道底板围压相似。(4)隧道衬砌支护结构的底脚结构固定于大块混凝土基座上，底脚与混凝土基座处垫上钢板，并在钢板上涂上黄油，有效避免在两端出现大的应力集中现象，从而造成模型试件在较小荷载下出现破坏，使得隧道衬砌支护结构在受力时能够有一定的位移，与工程实际应用中相似。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术结构示意图图中：1-加载坑壁；2-千斤顶；3-钢板；4-木板；5-水泥砂浆；6-可缩性横向支撑；61-千斤顶；62-工字钢；63-可缩性垫板；7-隧道衬砌支护结构；8-混凝土基座图2为可缩性横向支撑结构示意图图中：61-千斤顶；62-工字钢；63-可缩性垫板图3为隧道衬砌支护结构钢筋支架示意图图中：71-主弧筋；72-次弧筋；73-桥形架；74-连接筋；75-联接板；76-螺栓； 77-可缩性垫板图4为隧道衬砌支护结构示意图图中：78-混凝土；75-联接板；77-可缩性垫板具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，如图1所述，包括加载坑壁(1)，千斤顶(2)，钢板(3)，木板(4)，水泥砂浆(5)，可缩性横向支撑(6)：由千斤顶(61)，工字钢(62)以及可缩性垫板(63)组成，隧道衬砌支护结构(7)，混凝土基座(8)。首先，根据隧道衬砌或巷道具体工程情况，包括断面大小，衬砌支护强度等，确定室内支护结构模型，隧道衬砌支护结构(7)的结构型式、所用材料与实际工程相同，几何尺寸根据原型按1：1.5缩小，所采用的混凝土设计强度为C20，混凝土的配合比为水泥：石子：砂子：水＝1：1.84：1.84：0.45。如图3所示，隧道衬砌支护结构(7)的钢筋支架分为4片网壳，由2片拱网壳和2片侧网壳组成，几何尺寸具体如下：顶拱净半径1750mm，底跨3500mm，高度2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，其特征在于，由加载装置千斤顶、可缩性横向支撑及隧道衬砌支护结构三个部分组成，所述加载装置千斤顶的数量为8‑15台，可根据隧道衬砌支护结构的断面大小而适当增减，均匀布置于所述隧道衬砌支护结构的周围，所述可缩性横向支撑的长度为1000‑2500mm，可根据隧道衬砌支护结构的断面大小而调整，布置于所述隧道衬砌支护结构的两底脚之间。
【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，其特征在于，由加载装置千斤顶、可缩性横向支撑及隧道衬砌支护结构三个部分组成，所述加载装置千斤顶的数量为8-15台，可根据隧道衬砌支护结构的断面大小而适当增减，均匀布置于所述隧道衬砌支护结构的周围，所述可缩性横向支撑的长度为1000-2500mm，可根据隧道衬砌支护结构的断面大小而调整，布置于所述隧道衬砌支护结构的两底脚之间。2.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，其特征在于，在所述千斤顶和所述隧道衬砌支护结构之间设置一块钢板，所述钢板和所述隧道衬砌支护结构之间用砂浆充填密实，并用木板挡住所述钢板之间的空隙。3.根据权利要求2所述的一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，其特征在于，所述千斤顶能够提供1000KN的压力，所述隧道衬砌支护结构两帮的所述千斤顶和顶部的所述千斤顶同步加载，加载强度之比为0.7～0.8，所述砂浆采用水泥：砂子：水＝1：2：0.45，所述钢板采用规格为300mm×300mm×30mm。4.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌支护结构室内模型试验装置，其特征在于，所述可缩性横向支撑由两个千斤顶和两个工字钢组成，所述两个千斤顶之间用一块可缩性垫板联接，所述两...
【专利技术属性】
技术研发人员：张金松，姚韦靖，庞建勇，何壮志，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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