可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置，包括：框架、用于调节双线隧道的相对位置双线隧道位置调控单元、用于模拟双线隧道的两个隧道衬砌模型单元、用于模拟双线隧道开挖的两个隧道开挖施工模拟单元、用于模拟桩基的群桩模型单元、用于模拟对桩顶施加载荷的群桩桩顶集中荷载施加单元以及用于调节第二铝板升降的铝板升降单元。本发明专利技术能够实现对多方位调节的双线隧道开挖对地表及邻近桩基影响，还能试验对降雨条件下隧道穿越滑坡体施工对隧道以及周围土体的影响，从而达到准确测量隧道穿越滑坡体施工引起的隧道衬砌变形、滑坡面位移、地表土体沉降以及深层土体位移的技术效果。

A model test device for the influence of double tunnel excavation on pile foundation

【技术实现步骤摘要】
可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置
本专利技术属于岩土及地下工程中的隧道工程领域，具体涉及一种可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置。
技术介绍
随着社会经济的发展，城市轨道交通需求的日益增长,地下隧道工程施工工况日渐复杂，出现了越来越多双线隧道并行的工况。在构筑物密集的城市中心对地铁隧道进行盾构法施工将不可避免地导致原有的初始地应力平衡被打破以及土体表面产生变形，从而容易引起邻近桩基发生位移沉降,对邻近桩基承载力产生不利影响，甚至导致邻近桩基承载力显著衰退而影响桩基上部结构的整体安全性。双线隧道开挖引起的土体表面变形取决于双线隧道之间的距离和位置，并且，即使是隧道埋深较深，隧道开挖对既有构筑物的地基也会有显著影响。因此，有必要进一步研究双线隧道不同土体埋深和不同相对位置开挖的影响效应。国内外相关学者针对双线隧道开挖诱发地表沉降的研究方法主要是经验公式法、数值模拟法以及现场监测法。经验公式法大多采用Peck提出的经验公式分别估算两条隧道开挖引起的地表沉降值并进行叠加，可以计算出双线隧道开挖引起的地表沉降值，然而，双线隧道开挖引起的地表沉降值要大于利用叠加原理估算的地表沉降值；数值模拟方法较为成熟，但仍存在不足之处：(1)需要借助高成本的有限元软件进行分析；(2)土体物理参数的微小变化就会对数值模拟结果产生很大的影响，而受到土工测试仪器设备的限制，很难获得的精准的各项土体参数。现场监测方法受仪器设备以及人为观察因素等限制，现场测试结果具有一定偏差，同时现场监测需要投入一定量的人力物力，现场预埋测试元件非常容易在施工中受到破坏，从而延误监测乃至得到错误监测信息。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置。本专利技术提供了一种可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置，具有这样的特征，包括：框架，具有四根支柱、两根连接于支柱顶部的相互平行的第一横梁、两根连接于支柱三分之二处的相互平行的第二横梁以及两根连接于支柱底部的相互平行的第三横梁；模型箱，具有正面为固定于支柱、第一横梁以及第二横梁上的有机玻璃窗、背面和侧面为固定于支柱、第一横梁以及第二横梁上的第一铝板以及底面为固定于支柱和第二横梁上的第二铝板；双线隧道位置调控单元，由两个单线隧道位置调控单元组成，两个单线隧道位置调控单元均具有设置于模型箱内部的沿水平方向设置的带有第一滑轨的铝合金横梁、固定于第一滑轨上的第一滑块、固定于第一滑块上的两根第一螺纹柱以及套设于两根第一螺纹柱上的环腔长方体铁块；两个隧道衬砌模型单元，分别设置于两个双线隧道位置调控单元的环腔长方体铁块内，均具有第一隧道、第二隧道、第三隧道以及第四隧道；两个隧道开挖施工模拟单元，均具有包裹于第一隧道外围的第一塑料泡沫、包裹于第二隧道外围的第二塑料泡沫、包裹于第三隧道外围的第三塑料泡沫、包裹于第四隧道外围的第四塑料泡沫、包裹于第一塑料泡沫外围的第一橡胶模、包裹于第二塑料泡沫外围的第二橡胶模、包裹于第三塑料泡沫外围的第三橡胶模以及包裹于第四塑料泡沫外围的第四橡胶模；群桩模型单元，具有置于模型箱内用于模拟桩基的第三铝板以及固定于第三铝板底部用于模拟桩的方柱；群桩桩顶集中荷载施加单元，具有固定于第三铝板顶部的加载杆、与该加载杆连接的横杆、开口处固定于横杆上且底部固定于第一横梁上的支架、分别连接于支架两端且通过钢丝与横杆连接的两个第一定滑轮、分别设置于两个第一定滑轮外侧且通过钢丝与横杆连接的两个第二定滑轮、套设于横杆与加载杆交叉处的套管以及设置于加载杆上且用于精准测量加载杆传递给第三铝板的荷载值的荷重传感器；以及铝板升降单元，具有两个分别焊接于安装有有机玻璃窗的两根支柱底端内侧面的且内部具有两个相互啮合的齿轮的传动块、两端分别穿过两个传动块左右两侧的预留圆孔且与齿轮连接形成主动轴的铁杆、安装于铁杆两端的摇把、穿过传动块上侧的预留圆孔与齿轮连接形成从动轴的第二螺纹柱、设置于第二螺纹柱顶端下方的螺帽以及两端分别与螺帽和第二铝板连接的槽型框架，其中，第一横梁的内侧面设有第二滑轨，该第二滑轨上设置有第二滑块，该第二滑块上固定有激光位移传感器，该激光位移传感器用于测量隧道开挖后的地表沉降值以及群桩桩顶沉降值，第一橡胶模的外环向均匀分布粘贴有十二个土压力传感器。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，模型箱的内部填有配合比为3:2的两种长为50mm、直径为1.6mm的铝棒以及长为50mm、直径为3mm的铝棒，用于模拟地层。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一横梁、第二横梁以及第三横梁均为铝合金横梁。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，固定有有机玻璃窗的第一横梁上开设有4个小孔，4个小孔内均固定有LVDT位移计，用于测量深层土体的沉降值。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，两根第一螺纹柱上均设置有一个止动螺丝，左侧的第一螺纹柱上的止动螺丝位于环腔长方体铁块的下方，右侧的第一螺纹柱上的止动螺丝位于环腔长方体铁块的上方。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一定滑轮通过钢丝连接有第一配重砝码，第二定滑轮通过钢丝连接有第二配重砝码，环腔长方体铁块通过钢丝绳与滑轮组连接，钢丝绳上还连接有第三配重砝码。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，激光位移传感器的精度为0.01mm，十二个土压力传感器均与计算机连接，用于读数，从而读出隧道周围的土压力。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一隧道的上部开有小孔，该小孔内插有第一进油管，第二隧道的上部开有小孔，该小孔内插有第二进油管，第三隧道的上部开有小孔，该小孔内插有第三进油管，第四隧道的上部开有小孔，该小孔内插有第四进油管，第一橡胶模的底部、第二橡胶模的底部、第三橡胶模的底部以及第四橡胶模的底部均开有小孔，并通过上述小孔与出油管连接，且该出油管的端部伸入废油收集箱内，第一进油管、第二进油管、第三进油管以及第四进油管中注入汽油，将第一塑料泡沫、第二塑料泡沫、第三塑料泡沫以及第四塑料泡沫溶解，而后通过出油管将废油排至废油收集箱，从而模拟隧道的分段开挖。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，加载杆为带尖头的加载杆，尖头置于第三铝板顶部中央位置的V型槽口。在本专利技术提供的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，加载杆上还设置有置于荷重传感器上方的第三滑轨。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的可实现多方位调节的双隧道开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置，其特征在于，包括：/n框架，具有四根支柱、两根连接于所述支柱顶部的相互平行的第一横梁、两根连接于所述支柱三分之二处的相互平行的第二横梁以及两根连接于所述支柱底部的相互平行的第三横梁；/n模型箱，具有正面为固定于所述支柱、所述第一横梁以及所述第二横梁上的有机玻璃窗、背面和侧面为固定于所述支柱、所述第一横梁以及所述第二横梁上的第一铝板以及底面为固定于所述支柱和所述第二横梁上的第二铝板；/n双线隧道位置调控单元，由两个单线隧道位置调控单元组成，两个所述单线隧道位置调控单元均具有设置于模型箱内部的沿水平方向设置的带有第一滑轨的铝合金横梁、固定于所述第一滑轨上的第一滑块、固定于两个所述第一滑块上的两根第一螺纹柱以及套设于所述两根第一螺纹柱上的环腔长方体铁块；/n两个隧道衬砌模型单元，分别设置于两个所述双线隧道位置调控单元的所述环腔长方体铁块内，均具有第一隧道、第二隧道、第三隧道以及第四隧道；/n两个隧道开挖施工模拟单元，均具有包裹于所述第一隧道外围的第一塑料泡沫、包裹于所述第二隧道外围的第二塑料泡沫、包裹于所述第三隧道外围的第三塑料泡沫、包裹于所述第四隧道外围的第四塑料泡沫、包裹于所述第一塑料泡沫外围的第一橡胶模、包裹于所述第二塑料泡沫外围的第二橡胶模、包裹于所述第三塑料泡沫外围的第三橡胶模以及包裹于所述第四塑料泡沫外围的第四橡胶模；/n群桩模型单元，具有置于模型箱内用于模拟桩基的第三铝板以及固定于所述第三铝板底部用于模拟桩的方柱；/n群桩桩顶集中荷载施加单元，具有固定于所述第三铝板顶部的加载杆、与该加在杆连接的横杆、开口处固定于所述横杆上且底部固定于所述第一横梁上的支架、分别连接于所述支架两端且通过钢丝与横杆连接的两个第一定滑轮、分别设置于两个所述第一定滑轮外侧且通过钢丝与横杆连接的两个第二定滑轮、套设于所述横杆与所述加载杆交叉处的套管以及设置于所述加载杆上且用于精准测量所述加载杆传递给所述第三铝板的荷载值的荷重传感器；以及/n铝板升降单元，具有两个分别焊接于安装有所述有机玻璃窗的两根所述支柱底端内侧面的且内部具有两个相互啮合的齿轮的传动块、两端分别穿过两个所述传动块左右两侧的预留圆孔且与所述齿轮连接形成主动轴的铁杆、安装于所述铁杆两端的摇把、穿过所述传动块上侧的预留圆孔与所述齿轮连接形成从动轴的第二螺纹柱、设置于所述第二螺纹柱顶端下方的螺帽以及两端分别与所述螺帽和所述第二铝板连接的槽型框架，/n其中，所述第一横梁的内侧面设有第二滑轨，该第二滑轨上设置有第二滑块，该第二滑块上固定有激光位移传感器，该激光位移传感器用于测量隧道开挖后的地表沉降值以及群桩桩顶沉降值，/n所述第一橡胶模的外环向均匀分布粘贴有十二个土压力传感器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置，其特征在于，包括：
框架，具有四根支柱、两根连接于所述支柱顶部的相互平行的第一横梁、两根连接于所述支柱三分之二处的相互平行的第二横梁以及两根连接于所述支柱底部的相互平行的第三横梁；
模型箱，具有正面为固定于所述支柱、所述第一横梁以及所述第二横梁上的有机玻璃窗、背面和侧面为固定于所述支柱、所述第一横梁以及所述第二横梁上的第一铝板以及底面为固定于所述支柱和所述第二横梁上的第二铝板；
双线隧道位置调控单元，由两个单线隧道位置调控单元组成，两个所述单线隧道位置调控单元均具有设置于模型箱内部的沿水平方向设置的带有第一滑轨的铝合金横梁、固定于所述第一滑轨上的第一滑块、固定于两个所述第一滑块上的两根第一螺纹柱以及套设于所述两根第一螺纹柱上的环腔长方体铁块；
两个隧道衬砌模型单元，分别设置于两个所述双线隧道位置调控单元的所述环腔长方体铁块内，均具有第一隧道、第二隧道、第三隧道以及第四隧道；
两个隧道开挖施工模拟单元，均具有包裹于所述第一隧道外围的第一塑料泡沫、包裹于所述第二隧道外围的第二塑料泡沫、包裹于所述第三隧道外围的第三塑料泡沫、包裹于所述第四隧道外围的第四塑料泡沫、包裹于所述第一塑料泡沫外围的第一橡胶模、包裹于所述第二塑料泡沫外围的第二橡胶模、包裹于所述第三塑料泡沫外围的第三橡胶模以及包裹于所述第四塑料泡沫外围的第四橡胶模；
群桩模型单元，具有置于模型箱内用于模拟桩基的第三铝板以及固定于所述第三铝板底部用于模拟桩的方柱；
群桩桩顶集中荷载施加单元，具有固定于所述第三铝板顶部的加载杆、与该加在杆连接的横杆、开口处固定于所述横杆上且底部固定于所述第一横梁上的支架、分别连接于所述支架两端且通过钢丝与横杆连接的两个第一定滑轮、分别设置于两个所述第一定滑轮外侧且通过钢丝与横杆连接的两个第二定滑轮、套设于所述横杆与所述加载杆交叉处的套管以及设置于所述加载杆上且用于精准测量所述加载杆传递给所述第三铝板的荷载值的荷重传感器；以及
铝板升降单元，具有两个分别焊接于安装有所述有机玻璃窗的两根所述支柱底端内侧面的且内部具有两个相互啮合的齿轮的传动块、两端分别穿过两个所述传动块左右两侧的预留圆孔且与所述齿轮连接形成主动轴的铁杆、安装于所述铁杆两端的摇把、穿过所述传动块上侧的预留圆孔与所述齿轮连接形成从动轴的第二螺纹柱、设置于所述第二螺纹柱顶端下方的螺帽以及两端分别与所述螺帽和所述第二铝板连接的槽型框架，
其中，所述第一横梁的内侧面设有第二滑轨，该第二滑轨上设置有第二滑块，该第二滑块上固定有激光位移传感器，该激光位移传感器用于测量隧道开挖后的地表沉降值以及群桩桩顶沉降值，
所述第一橡胶模的外环向均匀分布粘贴有十二个土压力传感器。


2.根据权利要求1所述的可实现多方位调节的双隧开挖对桩基影响的模型试验装置，其特征在于：
其中，所述模型箱的内部填有配合比为3:2的两种长为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治国，程志翔，王志伟，魏纲，丁智，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31