本实用新型专利技术公开了一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，包括界面、管幕模型和竖向临时支撑，界面为顶部敞口的长方体形箱体结构，其侧壁和底壁由透明的玻璃板拼装组成，界面内装满模型土体，管幕模型水平埋设于模型土体内的上部，模型土体位于管幕模型下方的部分分为多段虚拟的待挖土体，竖向临时支撑用于在每段待挖土体挖出后支撑于该区域的管幕模型下端与界面底壁之间，管幕模型上表面设有用于测量管幕模型受力及变形量的检测组件，模型土体上方设有用于检测其沉降信息的检测器。优点：可对不同工况矩形大断面大跨度管幕模型暗挖法进行模型试验研究，解决了现有的模型装置难以对施工过程进行精确模拟的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置
本技术属于浅埋大跨度地下空间预支护领域，特别涉及一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置。
技术介绍
管幕暗挖法是一种地下工程暗挖技术，是在小型管幕的基础上构筑大跨度、大断面地下工程的施工方法。它以管幕顶进为基础，利用微型顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管或其他材质的管子，各管幕间依靠锁扣在管侧面相接形成管排，管排顶进完成后形成管幕。由于管幕刚度大，再配合相应的竖向临时支撑，沿管幕顶进方向采用边开挖边支撑的施工工艺，能很好的限制地下空间开挖过程中土体的变形，具有施工速度快、支护效果好、一次超前量较大、支护过程中搭接较少、节省材料、经济和社会效益明显等特点，因此管幕暗挖法已经广泛应用于穿越铁路、机场联络通道、高速公路、穿越繁忙的街道、建筑密集或者保护要求严格的大跨度大断面地下通道等特殊条件下的地下工程中。目前，关于矩形大断面大跨度管幕暗挖法土体开挖力学分析的主要研究方法有现场试验法、数值模拟法和模型试验法。现场试验法虽然具有直接、可靠的优点，但缺点也很显著，包括试验费用和开支较大、不可重复、费时费工，试验周期较长、占地面积较大等。数值模拟的方法虽然理论基础成熟、试验时间短、费用低，但是对于截面形状特殊、结构复杂的管幕进行单元体划分难度较大，并且接触面较多容易导致计算不收敛。模型试验法通过保持与原型的物理现象本质不变，改变物理量的大小和比例，可以严格地控制实验对象的主要参数，有利于在复杂的实验过程中集中突出主要矛盾，减少了试验所需的费用，能够预测一些尚未出现的物理力学特性，并且模型试验是建立数学模型所需的重要手段，也是检验和验证所建立的理论正确与否、数学模型结果是否正确的极为重要的方法之一。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，有效的克服了现有技术的缺陷。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，包括界面、管幕模型和竖向临时支撑，上述界面为顶部敞口的长方体形箱体结构，其侧壁和底壁由透明的玻璃板拼装组成，上述界面内装满模型土体，上述管幕模型水平埋设于上述模型土体内的上部，上述模型土体位于上述管幕模型下方的部分沿上述界面的长边分为多段虚拟的待挖土体，上述竖向临时支撑用于在每段待挖土体挖出后支撑于该区域的上述管幕模型下端与界面底壁之间，上述管幕模型的上表面设有用于测量上述管幕模型在待挖土体开挖时受力及变形量的检测组件，上述模型土体上方设有用于检测其沉降信息的检测器。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，上述界面的任意一侧长边所对应的侧壁对应上述待挖土体的区域由多块沿上述界面长度方向拼接的玻璃板组成。进一步，上述界面的底壁上铺设有支撑板。进一步，上述竖向临时支撑包括支撑梁和多根伸缩杆，上述支撑梁沿上述界面的宽度方向水平设置，多根上述伸缩杆间隔装配于上述支撑梁的下端，并沿上述界面的宽度方向排成一排，上述支撑梁用于与上述管幕模型的下端相抵，上述伸缩杆的下端用于与上述支撑板可拆卸连接。进一步，上述伸缩杆包括分别竖直设置的套管和连杆，上述套管为圆管，其上端管口内壁设有内螺纹，并与贯穿上述支撑梁的螺栓螺纹连接，上述连杆上端自下而上伸入上述套管内，其下端与贯穿上述支撑板的螺栓螺纹连接，上述套管侧壁螺纹连接有横向贯穿其的预紧螺栓，上述预紧螺栓的丝端与上述连杆外周相抵。进一步，上述管幕模型由多根沿界面长度方向延伸的单管组成，多根上述单管沿界面的宽度方向铺设，相邻两根上述单管之间通过连接组件可拆卸连接，多根上述单管的两端通过夹板连接固定住。进一步，上述连接组件包括多对相互一一对应的管幕锁扣和管幕锁座，多对上述管幕锁扣和管幕锁座分别上下间隔的设置于相邻两个上述套管相互靠近的一侧外壁上，并相互可拆卸连接配合。进一步，上述检测组件包括均匀布置于上述管幕模型上表面的多个土压力盒以及多个应变片。进一步，上述检测器为百分表，上述百分表设有多个，并均匀布置于上述模型土体的上方，上述百分表的表头均朝下，并与模型土体的上表面对应设置的薄片接触。本技术的有益效果是：设计合理，可对不同工况矩形大断面大跨度管幕模型暗挖法进行模型试验研究，不仅解决了现有的模型装置难以对施工过程进行精确模拟的问题，也能为实际管幕模型使用及设计提供更好的理论指导。附图说明图1为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置的结构示意图；图2为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置的结构示意图在开挖前各部件配合的结构示意图；图3为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置在使用时第一段土体开挖后且竖向临时支撑未支撑的结构示意图；图4为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置在使用时第一段土体开挖后且竖向临时支撑顶起支撑后的结构示意图；图5为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置在使用时第二段土体开挖后且竖向临时支撑顶起支撑后的结构示意图；图6为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置在使用时土体全部开挖后且竖向临时支撑顶起支撑后的结构示意图；图7为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置中竖向临时支撑的结构示意图；图8为本技术的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置中管幕各单管之间相互连接的结构示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、界面，2、管幕模型，3、竖向临时支撑，4、模型土体，5、检测器，6、夹板，11、支撑板，21、单管，31、支撑梁，32、伸缩杆，33、连接组件，321、套管，322、连杆，331、管幕锁扣，332、管幕锁座。具体实施方式以下对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。实施例：如图1和2所示，本实施例的矩形大断面管幕暗挖法模拟装置包括界面1、管幕模型2和竖向临时支撑3，上述界面1为顶部敞口的长方体形箱体结构，其侧壁和底壁由透明的玻璃板拼装组成，上述界面1内装满模型土体4，上述管幕模型2水平埋设于上述模型土体内的上部，上述模型土体4位于上述管幕模型2下方的部分沿上述界面1的长边分为多段虚拟的待挖土体，上述竖向临时支撑3用于在每段待挖土体挖出后支撑于该区域的上述管幕模型2下端与界面1底壁之间，上述管幕模型2的上表面设有用于测量上述管幕模型2在待挖土体开挖时受力及变形量的检测组件，上述模型土体4上方设有用于检测其沉降信息的检测器5。优选的，上述管幕模型2由多根沿界面1长度方向延伸的单管21组成，多根上述单管21沿界面1的宽度方向铺设，相邻两根上述单管21之间通过连接组件33可拆卸连接，多根上述单管21的两端通过夹板6连接固定住。上述管幕模型2带接头，其为树脂材料，采用3D打印装置制作，管幕模型2的两端(对应界面的两端宽边)通过定位夹板固定。在开挖土体时，每段开挖后需通过竖向临时支撑3支撑后再开挖另一段土体。优选的，上述检测组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，其特征在于：包括界面(1)、管幕模型(2)和竖向临时支撑(3)，所述界面(1)为顶部敞口的长方体形箱体结构，其侧壁和底壁由透明的玻璃板拼装组成，所述界面(1)内装满模型土体(4)，所述管幕模型(2)水平埋设于所述模型土体内的上部，所述模型土体(4)位于所述管幕模型(2)下方的部分沿所述界面(1)的长边分为多段虚拟的待挖土体，所述竖向临时支撑(3)用于在每段待挖土体挖出后支撑于该区域的所述管幕模型(2)下端与界面(1)底壁之间，所述管幕模型(2)的上表面设有用于测量所述管幕模型(2)在待挖土体开挖时受力及变形量的检测组件，所述模型土体(4)上方设有用于检测其沉降信息的检测器(5)。/n
【技术特征摘要】
1.一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，其特征在于：包括界面(1)、管幕模型(2)和竖向临时支撑(3)，所述界面(1)为顶部敞口的长方体形箱体结构，其侧壁和底壁由透明的玻璃板拼装组成，所述界面(1)内装满模型土体(4)，所述管幕模型(2)水平埋设于所述模型土体内的上部，所述模型土体(4)位于所述管幕模型(2)下方的部分沿所述界面(1)的长边分为多段虚拟的待挖土体，所述竖向临时支撑(3)用于在每段待挖土体挖出后支撑于该区域的所述管幕模型(2)下端与界面(1)底壁之间，所述管幕模型(2)的上表面设有用于测量所述管幕模型(2)在待挖土体开挖时受力及变形量的检测组件，所述模型土体(4)上方设有用于检测其沉降信息的检测器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，其特征在于：所述界面(1)的任意一侧长边所对应的侧壁对应所述待挖土体的区域由多块沿所述界面长度方向拼接的玻璃板组成。
3.根据权利要求1所述的一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，其特征在于：所述界面(1)的底壁上铺设有支撑板(11)。
4.根据权利要求3所述的一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置，其特征在于：所述竖向临时支撑(3)包括支撑梁(31)和多根伸缩杆(32)，所述支撑梁(31)沿所述界面(1)的宽度方向水平设置，多根所述伸缩杆(32)间隔装配于所述支撑梁(31)的下端，并沿所述界面(1)的宽度方向排成一排，所述支撑梁(31)用于与所述管幕模型(2)的下端相抵，所述伸缩杆(32)的下端用于与所述支撑板(11)可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种矩形大断面管幕暗挖法模拟装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦实，邓成龙，叶超，贺振昭，梁荣柱，吴文兵，康成，向黎明，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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