一种隧道模型试验隧洞开挖装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隧道模型试验隧洞开挖装置及方法，解决了现有技术开挖过程中效率较低、开挖误差大的问题，通用性强，可重复利用，方便安装和拆除，可根据试验需求设定不同的开孔形状和开挖位置，能够完成多种工况。其技术方案为：包括模型试验箱、定向装置和钻孔装置，模型试验箱用于填筑模型试验相似材料，其相对应的两侧分别开设隧道开孔，所述隧道开孔能够通过开孔挡板封堵；定向装置可拆卸安装于模型试验箱一侧的隧道开孔位置，包括若干定位筒；钻孔装置能够穿过所述定位筒，通过旋转钻孔装置实现钻孔开挖。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道模型试验隧洞开挖装置及方法
本专利技术涉及隧道模型试验领域，尤其涉及一种隧道模型试验隧洞开挖装置及方法。
技术介绍
土木工程领域中，无论是公路隧道还是轨道交通隧道，在施工和运营过程中受地质条件、交通荷载、施工质量等因素的影响不可避免的会产生一系列隧道病害，隧道工程的安全开展和运营需要进行大量的科学研究，隧道模型试验是研究隧道检测技术的重要途径。目前，隧道模型试验主要是大尺寸的相似模型试验，模型试验需要在尺寸和材料上与实际工程有相同比例的比例尺，通过模型试验模拟隧洞开挖过程监测隧洞开挖过程及后期加载过程中隧道力学参数分析衬砌病害演变规律。隧道模型试验材料较为坚硬，因此试验中隧洞的开挖是十分困难的。专利技术人发现，目前常规的办法是利用钢铲人工开挖，但由于模型试验材料较为坚硬且工作空间小，在开挖的过程中效率较低，开挖误差大，特别是当进行多次试验时工作量和时间成本过高，并且隧洞的开挖具有一定的时效性，开挖时间过长会严重影响影响试验结果。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一目的是提供一种隧道模型试验隧洞开挖装置，通用性强，可重复利用，方便安装和拆除，可根据试验需求设定不同的开孔形状和开挖位置，能够完成多种工况。本专利技术的第二目的是提供一种隧道模型试验隧洞开挖装置的使用方法，实现隧道模型试验隧洞的标准开挖，减少了试验工作量，提高了试验的准确性和一致性。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：本专利技术的实施例提供了一种隧道模型试验隧洞开挖装置，包括：模型试验箱，用于填筑模型试验相似材料，其相对应的两侧分别开设隧道开孔，所述隧道开孔能够通过开孔挡板封堵；定向装置，可拆卸安装于模型试验箱一侧的隧道开孔位置，包括若干定位筒；钻孔装置，能够穿过所述定位筒，通过旋转钻孔装置实现钻孔开挖。作为进一步的限定，所述开孔挡板通过档杆固定，所述档杆可拆卸连接于模型试验箱侧面，且档杆的安装位置可调。作为进一步的限定，所述模型试验箱包括试验箱框架和安装于试验箱框架的透明挡板，相对设置的两个透明挡板开设隧道开孔。作为进一步的限定，所述定向装置包括支架、安装于支架两侧的定位板，两个定位板之间安装多个定位筒且定位板之间形成镂空结构。所述定位板开设定位孔，定位筒与定位孔可拆卸连接。作为进一步的限定，所述钻孔装置包括钻杆，钻杆主体具有螺旋挡板，钻杆一端安装旋转把手，旋转把手能够为钻杆提供旋转动力。本专利技术的实施例还提供了一种隧道模型试验隧洞开挖装置的使用方法，包括：根据试验要求设计装置尺寸，加工隧道开孔及定装置的定位孔；装置安装完成后，在模型试验箱内部分层填筑相似材料；模型试验在填筑过程中利用开孔挡板将模型试验箱两侧的隧道开孔堵住；相似材料填筑完成后拆除挡板，安装定向装置，通过定位筒固定钻孔装置；旋转钻孔装置进行钻孔，完成一个位置的钻孔后移动钻孔装置，进行其它位置的钻孔；钻孔完成后拆除定位装置，利用铁铲进对隧洞进行修整，隧道模型隧洞开挖完成，之后进行模型试验加载。上述本专利技术的实施例的有益效果如下：(1)本专利技术的一个或多个实施方式的模型试验箱为钢结构框架，采用钢化玻璃挡板，既能提供足够的强度又能方便观察试验过程，模型试验箱结构设计可用于绝大多数隧道模型试验，通用性强，可重复利用；(2)本专利技术的一个或多个实施方式的隧道开孔外部设有挡板和挡杆，挡杆通过简单挡板固定，方便安装和拆除；(3)本专利技术的一个或多个实施方式的定向装置主要用于开挖过程中定位和定向，装置结构简单方便制作和安装，定向装置与试验箱连接固定方式简单，可适用绝大部分隧道模型试验箱，已有的模型试验箱经过简单改装后也可以利用；(4)本专利技术的一个或多个实施方式定位板共内外两层，增加了定向筒的长度，可以提高定位和定向的精度；定位板和定位筒可拆卸，可根据试验需求设定不同的开孔形状和开挖位置，丰富了隧洞开挖定向装置可完成的工况；两个定位板中间镂空，钻孔开挖过程中被挖出的相似材料可通过这个位置转移到模型试验箱外部，方便清理；(5)本专利技术的一个或多个实施方式的钻孔装置采用螺旋钻杆，可将模型试验内部相似材料通过旋转运出，钻杆可以精确快速的对隧洞进行钻孔开挖，强度高，使用简便；通过旋转把手人工旋转，相对于电机适用场景更大，且耐用性更高。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术一个或多个实施例的结构示意图；图2是本专利技术一个或多个实施例的俯视图；图3是本专利技术一个或多个实施例的模型试验箱结构示意图；图4是本专利技术一个或多个实施例的定向装置结构示意图；图5是本专利技术一个或多个实施例的定向装置内部结构示意图；图6是本专利技术一个或多个实施例的钻孔装置结构示意图；其中，1、模型试验箱，1-1、试验箱框架，1-2、透明挡板，1-3、隧道开孔，1-4、挡杆，1-5、L形挡板，1-6、开孔挡板；2、定向装置，2-1、支架，2-2、定位板，2-3、第一固定螺栓，2-4、定位筒，2-5、第二固定螺栓，1-7、第三固定螺栓；3、钻孔装置，3-1、尖端，3-2、螺旋挡板，3-3、旋转把手。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。术语解释：开孔挡板，用于封堵隧道开孔的挡板。实施例一：下面结合附图1-图6对本专利技术进行详细说明，具体的，结构如下：本实施例提供了一种隧道模型试验隧洞开挖装置，包括模型试验箱1、定向装置2和钻孔装置3，模型试验箱1内部可以填筑模型试验相似材料；定向装置2可拆卸连接于模型试验箱1一侧，用于开挖过程中钻孔装置3的定位和定向。如图3所示，所述模型试验箱1包括试验箱框架1-1和透明挡板1-2，在本实施利中，所述试验箱框架1-1为长方体结构，试验箱框架1-1除顶面的其余五个面分别安装透明挡板1-2，形成无盖的箱体结构；试验箱框架1-1顶部用于填料。所述试验箱框架1-1的尺寸可以根据实际试验要求设定，透明挡板1-2根据试验需求开孔。所述模型试验箱1可安装模型试验中隧道结构，模拟隧道外部的围岩环境。进一步的，试验箱框架1-1为钢结构框架，透明挡板1-2为有机玻璃板。在本实施例中，将试验箱框架1-1的长宽高设置为2.5×1×2m。模型试验箱1相对的两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道模型试验隧洞开挖装置，其特征在于，包括：/n模型试验箱，用于填筑模型试验相似材料，其相对应的两侧分别开设隧道开孔，所述隧道开孔能够通过开孔挡板封堵；/n定向装置，可拆卸安装于模型试验箱一侧的隧道开孔位置，包括若干定位筒；/n钻孔装置，能够穿过所述定位筒，通过旋转钻孔装置实现钻孔开挖。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道模型试验隧洞开挖装置，其特征在于，包括：
模型试验箱，用于填筑模型试验相似材料，其相对应的两侧分别开设隧道开孔，所述隧道开孔能够通过开孔挡板封堵；
定向装置，可拆卸安装于模型试验箱一侧的隧道开孔位置，包括若干定位筒；
钻孔装置，能够穿过所述定位筒，通过旋转钻孔装置实现钻孔开挖。


2.根据权利要求1所述的一种隧道模型试验隧洞开挖装置，其特征在于，所述开孔挡板通过档杆固定，所述档杆可拆卸连接于模型试验箱侧面，且档杆的安装位置可调。


3.根据权利要求2所述的一种隧道模型试验隧洞开挖装置，其特征在于，所述模型试验箱侧面设置多组L型挡板，档杆端部由L型挡板支撑。


4.根据权利要求1所述的一种隧道模型试验隧洞开挖装置，其特征在于，所述模型试验箱包括试验箱框架和安装于试验箱框架的透明挡板，相对设置的两个透明挡板开设隧道开孔。


5.根据权利要求1所述的一种隧道模型试验隧洞开挖装置，其特征在于，所述定向装置包括支架、安装于支架两侧的定位板，两个定位板之间安装多个定位筒且定位板之间形成镂空结构。


6.根据权利要求5所述的一种隧道模型试验隧洞开挖装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，吕高航，李洪印，许孝滨，韩勃，王剑宏，常洪雷，
申请(专利权)人：山东大学，齐鲁交通发展集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37