The invention discloses a tunnel pipe roof construction method of excavation simulation device and its implementation method, including three-dimensional model test framework, loading equipment, rock mass model, pipe shed support structure and model of monitoring system; the 3D model test framework for the top cube box with an open type structure, loading equipment erection in the overall framework the inner structure is connected by the jack counter force between plate and the roof, the roof downward displacement in the overall frame; the inner chamber is filled with rock and soil structure model, model of rock and soil the horizontal pipe supporting structure of tunnel engineering hole drilled into the shed lateral side, consisting of the sensor monitoring model the system consists of strain gauge and pre installed in the pipe buried in the soil in the model. The device of the invention can simulate the dynamic construction process of tunnel engineering under the supporting structure of pipe roof through laboratory test, and can obtain the dynamic stress and strain process of tunnel pipe shed construction method more accurately.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程模型实验的
，尤其涉及岩土工程领域管棚施工模拟开挖装置及其实施方法。
技术介绍
随着我国城市化水平的不断提高，城市人口的不断扩大，城市交通所承担的压力日渐增大。仅仅依靠地面交通已无法解决城市交通拥挤的状况，参考世界上其他大城市的发展模式，地铁工程由于能极大缓解交通压力必将是城市建设的重中之重。修建地铁不仅可以改善交通流量，减轻由于交通拥挤引起的环境压力，而且也保护了城市的风景，把地表的一部分结构建筑到地下，扩大了城市的绿化面积，修建城市地铁隧道已成为加快城市化进程的重要部分。随着地铁隧道的数量不断增加，规模不断增大，建设难度也不断加大。为适应工程的需要，很多学者正在通过多种方式，研究隧道工程设计与施工方法的优化。其中，模型试验是研究隧道工程施工过程规律的有效方法之一。模型试验是根据一定的相似原理，将实际工程转换为室内模型进行试验模拟。模型试验能真实地反映地质构造及工程结构的时间、空间的关系，能准确地模拟施工过程的影响。模型从...
【技术保护点】
一种隧道管棚施工法模拟开挖装置，其特征在于：包括三维模型试验框架、加载设备、岩土体模型（17）、管棚支护结构（18）和模型监测系统；所述三维模型试验框架包括底座（1）、前侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）和右侧板（3），在底座（1）的中间区域设有四条互相垂直的条形深槽，前侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）和右侧板（3）分别插入条形深槽中，前侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）、右侧板（3）和底座（1）组成顶部为敞口的立方体箱型结构，在立方体箱型结构一侧的前侧板（4）上开设有隧道工程洞口（19），隧道工程洞口（19）处安装有堵头挡板，在立方体箱型结构四周设置紧固框架...
【技术特征摘要】
1.一种隧道管棚施工法模拟开挖装置，其特征在于：包括三维模型试验框架、加
载设备、岩土体模型（17）、管棚支护结构（18）和模型监测系统；
所述三维模型试验框架包括底座（1）、前侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）和
右侧板（3），在底座（1）的中间区域设有四条互相垂直的条形深槽，前侧板（4）、后
侧板（5）、左侧板（2）和右侧板（3）分别插入条形深槽中，前侧板（4）、后侧板（5）、
左侧板（2）、右侧板（3）和底座（1）组成顶部为敞口的立方体箱型结构，在立方体箱
型结构一侧的前侧板（4）上开设有隧道工程洞口（19），隧道工程洞口（19）处安装有
堵头挡板，在立方体箱型结构四周设置紧固框架；
所述加载设备包括顶板（6）、若干立柱（7）、若干千斤顶（9）和反力板（8），顶
板（6）嵌入所述立方体箱型结构的敞口内，所述若干立柱（7）分别垂直固定在底座（1）
边缘区域，所述反力板（8）通过立柱（7）架设在顶板（6）上方，反力板（8）与顶板
（6）之间设置千斤顶（9），反力板（8）、顶板（6）和底座（1）之间相互平行；
在所述立方体箱型结构内腔中填充有岩土体模型（17），所述岩土体模型（17）由
自上而下设置的岩土相似材料层三（16）、岩土相似材料层二（15）和岩土相似材料层
一（14）组成；
所述管棚支护结构（18）包括若干平行设置的杆状单管（23)，杆状单管（23)水平
钻入所述隧道工程洞口（19）上侧的岩土体模型（17）内；
所述模型监测系统包括若干应变片（22）和传感器，应变片（22）粘贴在所述单管
（23)表层，传感器预埋在所述隧道工程洞口（19）外围的岩土体模型（17）中，应变
片（22）和传感器分别通过导线与数据采集装置相连。
2.根据权利要求1所述一种隧道管棚施工法模拟开挖装置，其特征在于：所述单
管（23)为中空的金属管，且在单管（23)的表面设有若干注浆孔（24）。
3.根据权利要求1所述一种隧道管棚施工法模拟开挖装置，其特征在于：所述前
侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）和右侧板（3）均为透明有机玻璃板。
4.根据权利要求1所述一种隧道管棚施工法模拟开挖装置，其特征在于：所述紧
固框架包括分别位于隧道工程洞口（19）上下两侧的上部紧固架和下部紧固架，上部紧
固架包括两个上部第一紧固钢板（10）和两个上部第二紧固钢板（11），下部紧固架包
括两个下部第一紧固钢板（12）和两个下部第二紧固钢板（13），上部第一紧固钢板（10）
和下部第一紧固钢板（12）水平设置在前侧板（4）和后侧板（5）的外侧，上部第二紧
固钢板（11）和下部第二紧固钢板（13）水平设置在左侧板（2）和右侧板（3）的外侧，
\t上部第一紧固钢板（10）和下部第一紧固钢板（12）的两端设有螺纹段，上部第二紧固
钢板（11）和下部第二紧固钢板（13）的两端设有通孔，将上部第一紧固钢板（10）和
下部第一紧固钢板（12）...
【专利技术属性】
技术研发人员：马金荣，张昌伟，路庆涛，陶祥令，刘明，许锋，赵立征，张余峰，曹小为，朱宝磊，曾卫，巩艳国，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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