一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，包括：结构物模拟环境、离心机、隧道模型、动力模拟机构和监控装置；所述动力模拟机构与隧道模型连接，且设置于所述结构物模拟环境中，所述监控装置和离心机均与结构物模拟环境连接；所述离心机用于为所述模拟测量系统提供稳定离心场的工作环境；所述结构物模拟环境用于模拟隧道开挖时所影响的结构物环境；其中所述动力模拟机构用于模拟隧道开挖的顶推力或模拟隧道开挖的地层损失，所述监控装置用于监控所述动力模拟机构在进行模拟时对结构物环境的影响。该系统接近实际场景，可以在理论研究基础上进一步验证并深化机理的研究，为实际隧道工程设计施工及运营提供良好的咨询与建议。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统及方法
本专利技术属岩土及地下工程中的隧道工程领域，具体涉及一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统及方法。
技术介绍
顶管施工会对周围环境产生扰动影响，顶管顶进施工中掘进面的开挖和挤土、隧道后方管片的推进对周围地层的摩擦剪切等，都会造成地层扰动，使土体经历挤压、剪切和卸载等力学扰动或水土流失，导致周围地层的隆起或沉降、侧向挤压变形或者位移，从而对邻近建(构)筑物及周围地层中埋设的地下管线带来潜在的危害，控制不当可导致建(构)筑物不均匀沉降、结构损坏甚至坍塌、地下管线破裂断裂等严重事故。目前评价顶管施工与隧洞开挖引起地层移动的主流方法有数值计算法、理论法和实测数据分析法。数值模拟的方法相对比较成熟，但是存在的不足之处主要有土体物理力学参数对计算结果影响很大，但是由于仪器设备限制，很难得到精确的各项土体参数，且对土体的应力历史以及边界条件难以完全模拟，造成结果的偏差。理论分析的方法往往局限于较为理想的边界条件，复杂工况下，理论推导的难度太高，实用性存在一定的问题。实测数据均基于某些特定的已建工程，对于不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，包括：结构物模拟环境、离心机、隧道模型(3)、动力模拟机构和监控装置；/n所述动力模拟机构与隧道模型(3)连接，且设置于所述结构物模拟环境中，所述监控装置和离心机均与结构物模拟环境连接；所述离心机用于为所述模拟测量系统提供稳定离心场的工作环境；所述结构物模拟环境用于模拟隧道开挖时所影响的结构物环境；/n其中所述动力模拟机构用于模拟隧道开挖的顶推力或模拟隧道开挖的地层损失，所述监控装置用于监控所述动力模拟机构在进行模拟时对结构物环境的影响。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，包括：结构物模拟环境、离心机、隧道模型(3)、动力模拟机构和监控装置；
所述动力模拟机构与隧道模型(3)连接，且设置于所述结构物模拟环境中，所述监控装置和离心机均与结构物模拟环境连接；所述离心机用于为所述模拟测量系统提供稳定离心场的工作环境；所述结构物模拟环境用于模拟隧道开挖时所影响的结构物环境；
其中所述动力模拟机构用于模拟隧道开挖的顶推力或模拟隧道开挖的地层损失，所述监控装置用于监控所述动力模拟机构在进行模拟时对结构物环境的影响。


2.如权利要求1所述的一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，所述结构物模拟环境包括：模型箱(8)、建筑物及管线模拟件和固结土；
所述固结土放置在所述模型箱(8)内部，所述建筑物及管线模拟件根据模拟需要放置于所述固结土中；
所述动力模拟机构与隧道模型(3)设置于所述固结土内部；
所述监控装置与建筑物及管线模拟件连接，监控所述动力模拟机构在进行模拟时对建筑物和管线的影响。


3.如权利要求2所述的一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，所述动力模拟机构包括：隔板(4)、电机(5)、隧道内推杆(6)和隧道前方挡板(7)；
所述隔板(4)竖直设置在所述模型箱(8)内，所述隔板(4)一侧设置固结土，所述挡板(7)设置在所述固结土内部，所述隧道模型(3)一端与所述隔板(4)连接，另一端设置所述挡板(7)；
所述电机(5)设置在所述隔板的另一侧，所述隧道内推杆(6)设置在所述隧道模型(3)内部，所述隧道内推杆(6)穿过所述隔板(4)一端与所述电机(5)连接，另一端与所述挡板(7)连接。


4.如权利要求2所述的一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，所述动力模拟机构包括：乳胶膜(9)、电磁阀(10)、液缸(11)和水管(12)；
所述乳胶膜(9)包裹所述隧道模型(3)，所述液缸(11)通过所述水管(12)与所述隧道模型(3)连接，所述溶液注入系统将模拟土体重量的重溶液设置在所述乳胶膜(9)与所述隧道模型(3)之间，所述电磁阀(10)设置在所述水管(12)上。


5.如权利要求4所述的一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，所述隧道模型(3)管壁内设置有螺纹孔(13)，所述重溶液通过所述螺纹孔(13)进入所述乳胶膜(9)与所述隧道模型(3)之间；所述隧道模型(3)管壁螺纹孔(13)处设有排液孔(14)。


6.如权利要求5所述的一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，所述隧道模型(3)管壁螺纹孔(13)周围设有聚氨酯胶密封带(15)。


7.如权利要求4所述的一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，所述重溶液为饱和ZnCl2溶液(16)。


8.如权利要求2所述的一种隧道开挖对邻近结构物影响的模拟测量系统，其特征在于，所述建筑物及管线模拟件包括：邻近建筑物模拟件(1)和邻近既有管线模拟件(2)；
所述邻近既有管线模拟件(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马险峰，陈飞，刘华清，卞荣，吴冰，丁健豪，
申请(专利权)人：同济大学，国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31