本实用新型专利技术公开了一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，有机玻璃箱体内装有用于模拟地层的透明土；盾构机刀盘设置于盾构机外壳前端，并由驱动系统驱动；液压千斤顶前端连接驱动系统，模拟盾构的顶推过程，后端作用于盾构管片，模拟对盾构管片的挤压作用；盾构管片通过拼装系统进行环向和纵向错缝拼装，模拟管片间的连接以及相互作用；通过同步注浆系统进行壁后注浆，通过二次注浆系统由盾构管片上预留的二次注浆孔进行二次注浆。本实用新型专利技术为试验提供了一个可视化的外在环境，能够直接观测浆液渗流、凝结等状态；考虑了施工中顶推、管片拼装、二次注浆等过程，可以分析各施工工序对注浆的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置
本技术涉及构隧道施工检测
，具体为一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置。
技术介绍
随着城市化进程越来越快，地下空间建设已经得到了快速的发展，盾构法隧道施工为地下空间建设提供保证。盾构法施工过程中，盾构机械在地下推进，推进时依靠刀盘切削土体，后方千斤顶作用在已拼装管片上加压顶推前进，盾构机外壳与管片支承周围围岩压力。由于盾构机外壳与拼装管片间存在间隙，需要掘进时候注入浆液填充空隙。注浆效果直接影响管片稳定情况，在隧道施工过程中正是其最需要关心的时期，同时同步注浆浆液有一定的初凝时间，而在其达到初凝并形成一定强度的时间范围内，盾构掘进仍在进行，由于施工对其造成的影响也是需要关注的。因此需要针对施工过程中注浆效果进行研究，这对于隧道稳定及后期运营安全都有非常重要的意义。研究注浆效果时，需要进行理论研究、数值模拟与大量室内模型试验。而由于壁后注浆的特殊性，在施工现场无法直观观测浆液在壁后的流动固结情况，难以展开相关试验，因此必须在室内进行试验研究，才能为盾构隧道开挖提供理论指导。目前，对于盾构隧道注浆效果的研究，主要由理论研究、数值模拟与室内试验：1）专利权人为河海大学，中国专利申请号201610223266.1与201620299444.4，介绍了一种模拟泥水盾构泥浆在地层中渗透的试验装置。该装置包括玻璃箱体、溢流槽、模型刀盘、法兰盘、排泥阀等，可以在玻璃箱体中装入透明土制备的模拟地层，在玻璃圆筒中注入试验泥浆，进行渗透试验，可以观测泥浆在地层中的渗透形态，同时可以模拟不同刀盘开口率下渗透情况。但是浆液具有一定的初凝时间，在注入后，不仅是单纯的自由渗流，在凝结达到强度前还会受到掘进、管片挤压等多方面影响，这些都会影响其渗透形态，而该方法没有考虑盾构管片对浆液挤压等一系列影响，因此该方法具有一定的局限性。2）专利权人为中国矿业大学北京，中国专利申请号201510731363.7，介绍了一种研究盾构开挖间隙对沉降影响的数值模拟方法。该数值模拟方法在盾构模型的外壳上添加了一层填充层，向填充层中注入浆液，通过改变填充层材料的力学参数模拟不同填充材料对沉降的影响。但是由于实际施工是一个复杂的过程，在过程中浆液会存在渗透、串流等一系列变化，都将对结果产生影响，因此该方法可能存在一定的偏差。3）专利权人为中交二公局第四工程有限公司，中国专利申请号为201710419037.1，介绍了一种用于盾构模型试验的钻进式试验装置。该装置包括工作台、驱动系统、刀盘以及注浆系统等，该试验装置能做到将开挖钻进与盾尾注浆相结合，通过液压泵控制管内液压大小来模拟盾尾注浆，很好地还原了现场盾构开挖及注浆的过程，并能进行多工况试验，是一种适应性较好的盾构开挖注浆模型试验装置。但是未考虑盾构施工中的管片拼装与顶推过程的模拟，实际拼装过程中千斤顶作用在管片上，管片会对浆液产生挤压，影响注浆效果；实际施工中存在二次注浆等工序，而该装置未考虑施工中二次注浆的模拟；在该装置中，隧道管片为均质圆环，对于管片错缝拼装的形式未进行研究；综上，该装置有一定的局限性。目前在室内试验过程中，对于盾构注浆效果方面的研究多为单独对浆液在地层中渗透形态的研究，没有考虑施工过程的影响；即使有些考虑了盾构开挖以及注浆的过程，但是忽略了管片拼装过程以及二次注浆工序的模拟，拼装过程中，千斤顶作用在管片上，管片受到千斤顶的压力作用，进而对其周围的浆液产生挤压作用，拼装过程会对注浆效果检测影响很大，同样的，二次注浆等工序也是影响效果的因素，因此忽视这些工序造成最终效果的不准确；同样的，由于盾构是发生在地层中的工程行为，因此现有的模型试验中存在可视化方面存在不足；通过数值模拟做出的研究是一个相对理想化的研究，对于施工过程中一些复杂的变化不可能全部模拟，因此也有一定局限性。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的在于提供一种考虑掘进、同步注浆、管片拼装以及二次注浆等工序的模拟，能够对浆液的渗流形态、管片对浆液挤压作用进行相应监测，并通过地层间位移的监测对注浆效果进行评估，能够为盾构隧道注浆效果的评价提供更有效支持的可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置。技术方案如下：一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，包括有机玻璃箱体和盾构机模拟系统；有机玻璃箱体内装有用于模拟地层的透明土，盾构机模拟系统包括盾构机刀盘、盾构机外壳、液压千斤顶和盾构管片；盾构机刀盘设置于盾构机外壳前端，并由驱动系统驱动从有机玻璃箱体一侧预留的孔洞掘进；液压千斤顶前端连接驱动系统，模拟盾构的顶推过程，后端作用于盾构管片，模拟对盾构管片的挤压作用；所述盾构管片通过拼装系统进行环向和纵向错缝拼装，模拟管片间的连接以及相互作用；还包括同步注浆系统与二次注浆系统，通过同步注浆系统进行壁后注浆，通过二次注浆系统由盾构管片上预留的二次注浆孔进行二次注浆。进一步的，所述盾构管片内壁沿环向布置有多个管片位移传感器，内壁对应的布置有多个应变片及压力盒，用于对管片间相对位移以及管片与浆液、地层间的作用力进行测量。更进一步的，还包括通过注水管向透明土中注水的水箱，通过设置在注水管上的阀门调节模拟不同水压。更进一步的，还包括地层位移传感器，地层位移传感器通过传递杆深入透明土的土层，用于对不同地层深度处的位移进行测量。更进一步的，所述盾构管片的各管片间通过环向螺栓与纵向螺栓进行连接。本技术的有益效果是：1）本技术提供了一种可视化的盾构注浆试验模型，为试验提供了一个可视化的外在环境，能够直接观测浆液渗流、凝结等状态；2）本技术考虑了施工中顶推、管片拼装、二次注浆等过程，并对其进行了相应的模拟，可以分析各施工工序对注浆的影响；3）本技术考虑了管片之间的连接，通过纵向螺栓、环向螺栓进行连接，并根据施工实际进行错缝拼装；4）本技术通过安装位移传感器、压力盒等，完成了对地层间位移、管片位移、壁后应力等数据的测量采集，为盾构隧道注浆效果的评价提供一种科学、有效、直观的方法。附图说明图1为本技术可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置的结构示意图。图2为本技术可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置的管片结构图。图3为本技术可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验方法的流程图。图中：1-有机玻璃箱体；2-透明土；3-盾构机刀盘；4-传力轴；5-盾构机外壳；6-驱动系统；7-液压千斤顶；8-同步注浆系统；9-盾构管片；10-浆液层；11-二次注浆孔；12-二次注浆系统；13-二次注浆管；14-二次浆液；15-水箱；16-阀门；17-注水管；18-地层位移传感器；19-传递杆；20-拼装系统；21-数据采集箱；22-压力盒；23-管片位移传感器；24-纵向螺栓；25-环向螺栓。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示，一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，其特征在于，包括有机玻璃箱体（1）和盾构机模拟系统；有机玻璃箱体（1）内装有用于模拟地层的透明土（2），盾构机模拟系统包括盾构机刀盘（3）、盾构机外壳（5）、液压千斤顶（7）和盾构管片（9）；盾构机刀盘（3）设置于盾构机外壳（5）前端，并由驱动系统（6）驱动从有机玻璃箱体（1）一侧预留的孔洞掘进；液压千斤顶（7）前端连接驱动系统（6），模拟盾构的顶推过程，后端作用于盾构管片（9），模拟对盾构管片（9）的挤压作用；所述盾构管片（9）通过拼装系统（20）进行环向和纵向错缝拼装，模拟管片间的连接以及相互作用；还包括同步注浆系统（8）与二次注浆系统（12），通过同步注浆系统（8）进行壁后注浆，通过二次注浆系统（12）由盾构管片（9）上预留的二次注浆孔（11）进行二次注浆。/n
【技术特征摘要】
1.一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，其特征在于，包括有机玻璃箱体（1）和盾构机模拟系统；有机玻璃箱体（1）内装有用于模拟地层的透明土（2），盾构机模拟系统包括盾构机刀盘（3）、盾构机外壳（5）、液压千斤顶（7）和盾构管片（9）；盾构机刀盘（3）设置于盾构机外壳（5）前端，并由驱动系统（6）驱动从有机玻璃箱体（1）一侧预留的孔洞掘进；液压千斤顶（7）前端连接驱动系统（6），模拟盾构的顶推过程，后端作用于盾构管片（9），模拟对盾构管片（9）的挤压作用；所述盾构管片（9）通过拼装系统（20）进行环向和纵向错缝拼装，模拟管片间的连接以及相互作用；还包括同步注浆系统（8）与二次注浆系统（12），通过同步注浆系统（8）进行壁后注浆，通过二次注浆系统（12）由盾构管片（9）上预留的二次注浆孔（11）进行二次注浆。
2.根据权利要求1所述的可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验...
【专利技术属性】
技术研发人员：漆泰岳，梁孝，晋智毅，覃少杰，陈桂龙，张劲，黄晓东，钱王苹，雷波，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51
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