一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，包括大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板、热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板、热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板和热致型形状记忆高分子材料仰拱模板，大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板的两端均通过拱顶拱腰模板间法兰盘分别连接有热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板。本发明专利技术的适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，通过调节温度使大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板的跨度变化，利于内部衬砌逐片拼装，使其更符合实际施工过程，通过螺栓紧闭环向单元提高试验准确率，获得精准、可靠的实验结果。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构
本专利技术涉及隧道工程、岩土工程
，具体为一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构。
技术介绍
近年来，随着科学技术以及国民经济的飞速发展，公路和铁路隧道数量呈现急剧增加趋势，隧道类别和施工方式也变得越来越多样化，隧道施工安全、经济引起更多的关注和重视。为了有效地评价施工过程中的安全性以及经济性，需要通过各种手段对隧道施工过程进行模拟分析，其中室内模型试验以造价低、效果明显、操作简单等优点成为研究和分析隧道施工问题的一种热门手段。在实际施工过程中，隧道开挖及支护是一个动态的非线性的过程，如果开挖和支护过程的模拟与实际过程有较大的差别，则室内模型试验所获得的试验结果就与实际施工过程中所得的真实值就有较大差别。室内隧道模型试验主要通过两种方式来实现隧道开挖及支护：其一为预埋式，即在模型浇筑过程中将预制好的钢或者石膏衬砌及衬砌内部填充块提前埋入至模型中，通过取出内部填充块来实现隧道开挖模拟；其二为装配式，即在模型浇筑完成过后对土体进行开挖，再将预制好的衬砌块体进行安装。方式一操作简单，卸载过程中无土体掉落，并且由于不存在超挖欠挖情况，衬砌背面无空洞病害产生，但是模拟的开挖过程与实际相悖，并且可能出现由于衬砌整体刚度过大，卸载效果对试验不产生影响的结果。方式二与实际施工过程相符合，但是同样存在一定的缺陷，如在进行内部衬砌拼装时，如何将顶部设有土压力盒或者应变片的大跨度拱顶模板穿过前一环完整衬砌。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，通过调节温度使大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板的跨度变化，有利于内部衬砌逐片拼装，使其更符合实际施工过程，又通过螺栓紧闭环向单元提高试验准确率，可获得精准、可靠的实验结果，可以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，包括大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板、热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板、热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板和热致型形状记忆高分子材料仰拱模板，所述大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板的两端均通过拱顶拱腰模板间法兰盘采用螺栓分别连接有热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板，所述热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板的一端均通过拱腰仰拱模板间法兰盘采用螺栓分别连接在热致型形状记忆高分子材料仰拱模板的两端，相邻的大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板之间通过前后两环间拱顶处法兰盘和前后两环间拱肩处法兰盘采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板之间通过前后两环间拱腰处法兰盘采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板之间也通过前后两环间拱腰处法兰盘采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料仰拱模板之间通过前后两环间仰拱处法兰盘采用螺栓连接。优选的，所述拱顶拱腰模板间法兰盘、前后两环间拱顶处法兰盘和前后两环间拱肩处法兰盘均焊接在大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板上。优选的，所述拱顶拱腰模板间法兰盘、拱腰仰拱模板间法兰盘和前后两环间拱腰处法兰盘均焊接在热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板上。优选的，所述拱腰仰拱模板间法兰盘和前后两环间仰拱处法兰盘均焊接在热致型形状记忆高分子材料仰拱模板上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，通过调节温度使大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板的跨度变化，有利于内部衬砌逐片拼装，使其更符合实际施工过程，又通过螺栓紧闭环向单元提高试验准确率，可获得精准、可靠的实验结果。附图说明图1为本专利技术的隧道衬砌初始状态下的平面示意图；图2为本专利技术的组合一结构示意图；图3为本专利技术的组合二结构示意图；图4为本专利技术的组合四结构示意图；图5为本专利技术的组合一临时变形M型结构示意图；图6为本专利技术的组合一临时变形倒U型结构示意图；图7为本专利技术的组合四砌临时变形U型结构示意图。图中：1、大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板；2、热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板；3、热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板；4、热致型形状记忆高分子材料仰拱模板；5、拱顶拱腰模板间法兰盘；6、拱腰仰拱模板间法兰盘；7、前后两环间拱顶处法兰盘；8、前后两环间拱肩处法兰盘；9、前后两环间拱腰处法兰盘；10、前后两环间仰拱处法兰盘。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参阅图1-7，一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，包括大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板1、热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板2、热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板3和热致型形状记忆高分子材料仰拱模板4，大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板1通过升温、负荷及冷却处理可以减少其径向跨度，确保能通过已封闭的前一环衬砌，当变形后，大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板1顶部接触到后一环顶部围岩时，再次升高温度，使大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板1恢复到初始阶段，并拧紧两环间的前后两环间拱顶处法兰盘7和前后两环间拱肩处法兰盘8，即完成衬砌的分部拼装以及环向紧闭，热致型形状记忆高分子材料具有良好的形状记忆能力，初始状态下材料通过高温以及外力作用下可以改变其形状，在冷却处理后将保留临时形状，再次升高温度，临时形状将在短时间内完美恢复到初始状态，大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板1的两端均通过拱顶拱腰模板间法兰盘5采用螺栓分别连接有热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板2和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板3，热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板2和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板3的一端均通过拱腰仰拱模板间法兰盘6采用螺栓分别连接在热致型形状记忆高分子材料仰拱模板4的两端，相邻的大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板1之间通过前后两环间拱顶处法兰盘7和前后两环间拱肩处法兰盘8采用螺栓连接，拱顶拱腰模板间法兰盘5、前后两环间拱顶处法兰盘7和前后两环间拱肩处法兰盘8均焊接在大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板1上，相邻的热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板2之间通过前后两环间拱腰处法兰盘9采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板3之间也通过前后两环间拱腰处法兰盘9采用螺栓连接，拱顶拱腰模板间法兰盘5、拱腰仰拱模板间法兰盘6和前后两环间拱腰处法兰盘9均焊接在热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板2和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板3上，相邻的热致型形状记忆高分子材料仰拱模板4之间通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，包括大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板(1)、热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)、热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)和热致型形状记忆高分子材料仰拱模板(4)，其特征在于：所述大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板(1)的两端均通过拱顶拱腰模板间法兰盘(5)采用螺栓分别连接有热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)，所述热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)的一端均通过拱腰仰拱模板间法兰盘(6)采用螺栓分别连接在热致型形状记忆高分子材料仰拱模板(4)的两端，相邻的大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板(1)之间通过前后两环间拱顶处法兰盘(7)和前后两环间拱肩处法兰盘(8)采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)之间通过前后两环间拱腰处法兰盘(9)采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)之间也通过前后两环间拱腰处法兰盘(9)采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料仰拱模板(4)之间通过前后两环间仰拱处法兰盘(10)采用螺栓连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种适用于室内模型试验隧道分部开挖的衬砌支护结构，包括大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板(1)、热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)、热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)和热致型形状记忆高分子材料仰拱模板(4)，其特征在于：所述大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板(1)的两端均通过拱顶拱腰模板间法兰盘(5)采用螺栓分别连接有热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)，所述热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)和热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)的一端均通过拱腰仰拱模板间法兰盘(6)采用螺栓分别连接在热致型形状记忆高分子材料仰拱模板(4)的两端，相邻的大跨度热致型形状记忆高分子材料拱顶模板(1)之间通过前后两环间拱顶处法兰盘(7)和前后两环间拱肩处法兰盘(8)采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料左拱腰模板(2)之间通过前后两环间拱腰处法兰盘(9)采用螺栓连接，相邻的热致型形状记忆高分子材料右拱腰模板(3)之间也通过前后...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑路，邓涛，毛祚财，黄强，俞伯林，陈海清，杨顺，张良，王涛，郑先哲，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35