【技术实现步骤摘要】
一种模拟隧道三台阶七步开挖法的透明土模型试验装置及其试验方法
本专利技术涉及隧道及地下工程领域，具体涉及一种隧道变形破坏可视化模型实验装置。
技术介绍
随着经济的快速发展，我国隧道工程得到了前所未有的发展机遇，包括公路隧道、铁路隧道、水工隧洞、城市地铁等各种隧道工程。与此同时，不同的隧道施工方法也相接出现，隧道三台阶七步开挖法是其中之一。隧道三台阶七步开挖法是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。其技术特点相较传统的方法具有显著的优势：(1)施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。(2)在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。(3)适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。(4)在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。(5)当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等...
【技术保护点】
1.一种模拟隧道三台阶七步开挖法的透明土模型试验装置，其特征在于：包括布置在试验平台上的透明模型箱(1)，以及成像装置和隧道开挖模型；所述透明模型箱(1)整体为一个矩形箱体；所述隧道开挖模型包括透明弹性薄膜管(5)和隧道模型；所述透明弹性薄膜管(5)贯穿透明模型箱(1)；所述透明弹性薄膜管(5)的一端与透明模型箱(1)的内壁紧接，另一端伸出透明模型箱(1)箱外；所述隧道模型包括若干个积木模块；所述积木模块包括所述上台阶弧形导坑模块(6)、中台阶边帮模块(7)、下台阶边帮模块(8)、隧道底板模块(9)和核心土模块(10)。所述积木模块均为柱体；所述积木模块的一侧底面上设置凸起...
【技术特征摘要】
1.一种模拟隧道三台阶七步开挖法的透明土模型试验装置，其特征在于：包括布置在试验平台上的透明模型箱(1)，以及成像装置和隧道开挖模型；所述透明模型箱(1)整体为一个矩形箱体；所述隧道开挖模型包括透明弹性薄膜管(5)和隧道模型；所述透明弹性薄膜管(5)贯穿透明模型箱(1)；所述透明弹性薄膜管(5)的一端与透明模型箱(1)的内壁紧接，另一端伸出透明模型箱(1)箱外；所述隧道模型包括若干个积木模块；所述积木模块包括所述上台阶弧形导坑模块(6)、中台阶边帮模块(7)、下台阶边帮模块(8)、隧道底板模块(9)和核心土模块(10)。所述积木模块均为柱体；所述积木模块的一侧底面上设置凸起头，另一侧底面上设置供凸起头插入的凹槽孔；相同积木模块沿纵深方向通过凸起头与凹槽孔的插接配合连接在一起；各积木模块按次序拼合为一个圆柱体；所述透明弹性薄膜管(5)和隧道模型嵌套在一起；所述透明模型箱(1)内填筑透明土；所述透明土将隧道开挖模型位于透明模型箱(1)内的部分埋没；所述成像装置包括布置在透明模型箱(1)外侧的两台激光发射器(3)和两台CCD工业相机(4)；试验时，两台激光发射器(3)在透明土内部形成两个散斑切面；依次牵引各积木模块移动；两台CCD工业相机(4)同步摄取变形前后散斑切面；调整激光发射器(3)的水平位置和高度，获取每次位移下不同位置处的透明土切面图像，直至模拟隧道的开挖完成；利用数字图像处理技术分析切面图片。2.根据权利要求1所述的一种模拟隧道三台阶七步开挖法的透明土模型试验装置，其特征在于：所述积木模块的凸起头上还设置有挂孔；所述透明模型箱(1)外侧布置有抽取架(2)；所述抽取架(2)包括高度调整装置(201)、转动装置(202)、螺纹杆(203)和抽取弯勾(204)；所述转动装置(202)包括后置固定板(2021)、螺纹套筒(2022)和齿轮(2023)；所述后置固定板(2021)和齿轮(2023)上开设有圆孔；所述后置固定板(2021)和齿轮(2023)分别套设固定在螺纹套筒(2022)的两端；所述螺纹杆(203)一端固定连接抽取弯勾(204)，另一端旋入螺纹套筒(2022)中；所述高度调整装置(201)包扩底座(2011)、固定框架(2012)和活动板(2013)；所述活动板(2013)的板面上开设有供螺纹套筒(2022)穿过的孔；所述固定框架(2012)包括顶梁、地梁和竖直布置的两个侧柱；所述底座(2011)布置在地梁下方；所述侧柱相...
【专利技术属性】
技术研发人员：仉文岗，周小婉，张艳梅，向钰周，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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