本发明专利技术公开了一种盾构隧道管片浮力测量模型实验装置，其包括模拟隧道管片的内筒、与内筒形成环状间隙的外筒、固定并密封外筒的两侧挡板、测定浮力的力传感器和横梁；所述的横梁穿过两挡板和内筒，横梁两端位置固定；内筒的两端通过密封圈紧贴在两侧挡板上，横梁通过调节装置与内筒连接，所述的力传感器安装在调节装置上，挡板的侧部安装有注浆装置，所述的注浆装置与内外筒之间的环状间隙连通。本发明专利技术管片与浆液的动态变化过程与实际工程相符，从而为分析管片上浮机理提供便利，将浮力转换成拉力测量或压力测量，解决了内筒在浆液中难以测量浮力的问题，而且转换成拉力测量或压力测量后更加准确方便。量后更加准确方便。量后更加准确方便。
【技术实现步骤摘要】
盾构隧道管片浮力测量模型实验装置
[0001]本专利技术属于盾构施工工程
，尤其涉及一种盾构隧道管片浮力测量模型实验装置。
技术介绍
[0002]盾构法施工具有多方面优势，在城市地铁隧道修建中获得了广泛应用。盾构法施工时，在盾壳内将管片拼装完成，随着盾构机向前推进，管片脱离盾尾，在管片和地层间形成环形间隙，为了控制地层位移需要向环状间隙内进行同步注浆，注入浆液为水、水泥、粉煤灰、添加剂等拌合物。在浆液凝固前，浆液处于可流动状态，根据阿基米德浮力原理，浆液会对管片产生浮力，导致管片上浮。管片上浮后会出现管片错台，形成错台裂缝，降低管片密封质量，产生管片漏水等现象，因此对于管片上浮问题的研究显得尤为重要。
[0003]实际工程中管片被浆液包围，在浆液浮力作用下，管片上浮排开上部浆液，浆液沿着环形间隙向下流动，管片和浆液都处于运动状态。经过查阅相关文献，中国专利CN108872297A公开了“一种盾尾注浆浆液凝结及管片上浮过程模型试验装置”，利用该装置试验时，将模型土置于模型箱中，模型土内预埋压力盒等位移传感器，将固结压缩板置于模型土的上侧，通过压实机构对固结压缩板施压，将模型土压实，以此模拟真实的土层密实度；然后将固结压缩板取出，通过螺栓将钢管片模型固定于模型箱的上端，通过模型箱侧壁和钢管片模型上的注浆口向钢管片模型与模型土之间注浆，施压机构通过加载板对模型土施压，以模拟地层压力，当浆液在凝固过程中，控制加载板的压力模拟管片上浮的过程。
[0004]上述专利的实验装置中，钢管片模型是固定不动的，不能模拟管片的上浮过程，也不能模拟浆液沿环状间隙的流动过程，因此并不能模拟实际工程中管片的上浮过程，无法测量管片浮力，研究管片上浮过程中浮力变化规律。
技术实现思路
[0005]基于
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道管片浮力测量模型实验装置，在装置内部的管片模型被浆液包围，管片上浮时浆液向下流动，管片与浆液的动态变化过程与实际工程相符，从而测量管片浮力，研究管片上浮过程中浮力变化规律，为研究管片上浮的控制技术打下基础。
[0006]为了达到目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0007]本专利技术涉及一种盾构隧道管片浮力测量模型实验装置，其包括模拟隧道管片的内筒、与内筒形成环状间隙的外筒、固定并密封外筒的两侧挡板、测定浮力的力传感器和横梁；所述的横梁穿过两挡板和内筒，横梁两端位置固定；内筒的两端通过密封圈紧贴在两侧挡板上，横梁通过调节装置与内筒连接，所述的力传感器安装在调节装置上，挡板的侧部安装有注浆装置，所述的注浆装置与内外筒之间的环状间隙连通。
[0008]优选地，所述的力传感器为拉力传感器，所述的调节装置对称设置在内筒中心的左右两侧，调节装置包括调节螺杆、调节螺母、固端螺母和固定杆，所述的固端螺母内嵌在
内筒的内壁，固定杆的顶部与固端螺母连接，调节螺杆的下部穿过横梁，所述的调节螺母连接在横梁下方的调节螺杆上；所述的拉力传感器为中空结构，拉力传感器的中间孔壁上设有内螺纹，拉力传感器分别与上方的固定杆、下方的调节螺杆螺纹连接。
[0009]优选地，所述的力传感器为压力传感器，所述的调节装置对称设置在内筒中心的左右两侧，调节装置包括调节螺杆、调节螺母和固端螺母，所述的固端螺母内嵌在内筒的内壁，调节螺杆的顶部与固端螺母连接，调节螺杆的下部穿过横梁，调节螺母连接在调节螺杆的下部，所述的压力传感器套设在调节螺杆上且压在调节螺母上，横梁压在压力传感器上。
[0010]优选地，所述的注浆装置包括注浆管、流量调节阀和漏斗，所述的注浆管下端穿过挡板与环状间隙连通，漏斗安装在注浆管上端，流量调节阀安装在注浆管上。
[0011]优选地，所述的挡板四个边角处分别设有孔洞，连接杆穿过孔洞将挡板与外筒的两侧连接，连接杆的两端通过连接螺母固定。在四个孔洞中分别穿过连接杆，将挡板与外筒的两端固定密封，结构稳固，在两个挡板与外筒的接触面处涂抹少量凡士林，所述挡板采用聚四氟乙烯薄板，表面摩擦系数极小，可以减小内筒上浮过程中与两侧挡板的摩擦力。
[0012]优选地，所述的挡板上设有圆孔，圆孔的孔径小于内筒的筒径，横梁穿过圆孔。圆孔方便横梁的安装，且为实验过程提供操作的便利。
[0013]优选地，所述内筒的两端和外筒的两端均为敞口结构，外筒上设有出气孔。外筒上的出气孔用于在向外筒中注浆时排出外筒中的空气。
[0014]优选地，所述的内筒外表面包裹金属网，金属网外表面涂抹水泥浆，可以模拟钢筋混凝土管片表面情况。处理方式包括将内筒外表面打磨粗糙后用涂刷水泥浆，或者包裹金属网、布料等材料后涂抹水泥浆。
[0015]优选地，所述的挡板内侧设有第一环形定位块和第二环形定位块；所述的内筒下端位于第一环形定位块上，外筒下端位于第二环形定位块上。第一环形定位块和第二环形定位块用于确定内筒和外筒安装位置。
[0016]优选地，所述的横梁上设有两个U型卡槽，调节螺杆卡在U型卡槽内。
[0017]优选地，密封圈与挡板的接触面为光滑面。密封圈采用U型橡胶密封圈或U型海绵密封圈，可以紧密贴合在挡板上，防止浆液漏到内筒中，密封圈表面喷涂凡士林，可以减小内筒上浮过程中与两侧挡板的摩擦力。
[0018]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术通过内筒模拟管片、外筒模拟地层，在外筒内注入浆液从而模拟管片的上浮过程，本装置结构简单，管片与浆液的动态变化过程与实际工程相符，从而为分析管片上浮机理提供便利。
[0020]2、本专利技术将浮力转换成拉力测量或压力测量，解决了内筒在浆液中难以测量浮力的问题，而且转换成拉力测量或压力测量后更加准确方便。
[0021]3、本专利技术可以通过旋转调节螺母控制内筒的上浮过程和位置，力传感器可以做到实时测量。从而更为方便地研究管片上浮过程中浮力变化规律。
附图说明
[0022]图1是本专利技术中实施例1的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术中实施例1的剖视图；
[0024]图3是本专利技术中拉力传感器的连接结构示意图；
[0025]图4是本专利技术中横梁的结构示意图；
[0026]图5是本专利技术中挡板的结构示意图；
[0027]图6是本专利技术中实施例2的结构示意图；
[0028]图7是本专利技术中实施例2的剖视图。
[0029]示意图中的标注说明：
[0030]1‑
内筒；2
‑
外筒；3
‑
挡板；4
‑
拉力传感器；5
‑
调节装置；6
‑
横梁；7
‑
密封圈；8
‑
注浆装置；9
‑
连接杆；10
‑
连接螺母；11
‑
第一环形定位块；12
‑
第二环形定位块；13
‑
压力传感器，21
‑
出气孔；31<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道管片浮力测量模型实验装置，其特征在于，其包括模拟隧道管片的内筒、与内筒形成环状间隙的外筒、固定并密封外筒的两侧挡板、测定浮力的力传感器和横梁；所述的横梁穿过两挡板和内筒，横梁两端位置固定；内筒的两端通过密封圈紧贴在两侧挡板上，横梁通过调节装置与内筒连接，所述的力传感器安装在调节装置上，挡板的侧部安装有注浆装置，所述的注浆装置与内外筒之间的环状间隙连通；所述的挡板上设有圆孔，圆孔的孔径小于内筒的筒径，横梁穿过圆孔；所述的力传感器为压力传感器，所述的调节装置对称设置在内筒中心的左右两侧，调节装置包括调节螺杆、调节螺母和固端螺母，所述的固端螺母内嵌在内筒的内壁，调节螺杆的顶部与固端螺母连接，调节螺杆的下部穿过横梁，调节螺母连接在调节螺杆的下部，所述的压力传感器套设在调节螺杆上且压在调节螺母上，横梁压在压力传感器上。2.根据权利要求1所述的盾构隧道管片浮力测量模型实验装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建辉，陈峻屹，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：
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