再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置，第一土压力计和第二土压力计连接有显示装置；显示装置用于显示第一土压力计检测得到的第一压力值，以及第二土压力计检测得到的第二压力值；第一土压力计、第二土压力计和气囊设置在土体结构内；显示装置、千斤顶和充气机设置在土体结构外；充气后的气囊为圆柱体结构，其轴线L水平布置；气囊设置有若干个，若干个气囊依次排列成直线结构，且轴线相重合；每一个气囊均通过导管与充气机相连通；每一个气囊的上方均布置有第一土压力计和千斤顶；每一个气囊轴线L的两侧均布置有第二土压力计和千斤顶；千斤顶用于挤压土体结构。能准确模拟隧道开挖过程中的围岩应力释放和隧道衬砌受力。和隧道衬砌受力。和隧道衬砌受力。

【技术实现步骤摘要】
再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置


[0001]本技术涉及隧道工程
，具体涉及一种再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置。

技术介绍

[0002]我国是多山的国家，多年的铁路工程建设中建造了一大批具有标志性和代表性的地下隧道工程，累积了丰富的隧道设计与施工经验。隧道与围岩是相互作用的动态过程，及时的隧道开挖和支护将减小围岩的应力释放，隧道衬砌承受较大的围岩应力荷载。若隧道开挖和支护不及时，易导致较大的围岩变形和围岩应力释放，隧道衬砌承受的围岩应力荷载则相对减小。依据《铁路隧道设计规范》TB10003中的经验公式，将坍塌的岩土体重量作为确定围岩压力的依据，并不能全面、准确地表征隧道开挖过程中的力学行为。
[0003]因此，在隧道开挖前需要通过试验装置对隧道的开挖过程进行模拟，以科学有效地论证隧道施工过程的安全性。针对隧道开挖过程进行模拟的试验装置较多，如：申请号为201810423431.7的专利文献公开了一种模拟隧道分部开挖的气囊
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支护试验装置。其中的气囊置于PVC管道内部，每段气囊通过各自气管进行充气和放气，采用压力表及气体体积流量计精确控制充放气过程量，通过压力传感器测量气囊与管壁之间接触压力，进而反映隧道开挖过程，为隧道开挖模型试验提供解决方案。上述方案采用PVC圆形管道模拟隧道的支护，采用气囊模拟隧道受力情况，难以准确模拟围岩应力释放过程以及隧道衬砌受力，进而最终得到的数据与实际情况存在较大偏差。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是提供一种再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置，能准确模拟隧道开挖过程中的围岩应力释放和隧道衬砌受力。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置，包括气囊、第一土压力计、第二土压力计、土体结构、千斤顶和充气机；
[0006]所述第一土压力计和第二土压力计连接有显示装置；所述显示装置用于显示所述第一土压力计检测得到的第一压力值，以及第二土压力计检测得到的第二压力值；
[0007]所述第一土压力计、第二土压力计和气囊设置在土体结构内；所述显示装置、千斤顶和充气机设置在土体结构外；
[0008]充气后的所述气囊为圆柱体结构，其轴线L水平布置；所述气囊设置有若干个，若干个所述气囊依次排列成直线结构，且轴线相重合；
[0009]每一个所述气囊均通过导管与充气机相连通；
[0010]每一个所述气囊的上方均布置有第一土压力计和千斤顶；每一个所述气囊轴线L的两侧均布置有第二土压力计和千斤顶；
[0011]所述千斤顶用于挤压所述土体结构。
[0012]进一步的，所述第一土压力计和第二土压力计均靠近所述气囊布置。
[0013]进一步的，所述导管包括主管和支管；
[0014]每一个所述气囊均通过支管与主管相连通，所述主管与充气机相连通。
[0015]进一步的，所述导管为橡胶管。
[0016]进一步的，所述千斤顶为电动液压千斤顶。
[0017]进一步的，所述土体结构为矩形体结构。
[0018]进一步的，所述第一土压力计和第二土压力计的型号均为BSIL
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P6/P9。
[0019]进一步的，所述显示装置包括电脑显示器和处理器，所述第一土压力计和第二土压力计均与处理器相连，所述处理器与电脑显示器相连。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术提供一种再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置，能准确模拟隧道开挖过程中的围岩应力释放和隧道衬砌受力。通过对气囊进行充气，能有效模拟隧道施工与围岩的相互作用，还能有效模拟隧道纵向施工过程，节约试验成本和节省时间。
附图说明
[0021]图1是本技术的整体结构示意图；
[0022]图2是俯视本技术的土体结构时的示意图；
[0023]图3是本技术的第一土压力计、第二土压力计、气囊和千斤顶的位置关系图；
[0024]附图标记：1
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第一土压力计；2
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第二土压力计；3
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土体结构；301
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底土层；302
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中土层；303
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上土层；4
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千斤顶；5
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充气机；6
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气囊；7
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导管。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0026]如附图所示，再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置，包括气囊6、第一土压力计1、第二土压力计2、土体结构3、千斤顶4和充气机5；所述第一土压力计1和第二土压力计2连接有显示装置；所述显示装置用于显示所述第一土压力计1检测得到的第一压力值，以及第二土压力计2检测得到的第二压力值；所述第一土压力计1、第二土压力计2和气囊6设置在土体结构3内；所述显示装置、千斤顶4和充气机5设置在土体结构3外；充气后的所述气囊6为圆柱体结构，其轴线L水平布置；所述气囊6设置有若干个，若干个所述气囊6依次排列成直线结构，且轴线相重合；每一个所述气囊6均通过导管7与充气机5相连通；每一个所述气囊6的上方均布置有第一土压力计1和千斤顶4；每一个所述气囊6轴线L的两侧均布置有第二土压力计2和千斤顶4；所述千斤顶4用于挤压所述土体结构3。
[0027]具体操作时，在土体框架中分层填充试验土体，试验土体按照相似模型试验公式进行参数调配，确保试验的数据精度。首先，将试验土体填充至高度A时形成底土层301，将已充入气体的气囊6水平放置在底土层301上，多个气囊6依次排列形成直线结构。然后，继续填充试验土体，待试验土体被填充至高度B时形成中土层302，将第一土压力计1安装在中土层302内，使气囊6轴线L的两侧均布置有第一土压力计1。进一步填充试验土体，待试验土体被填充至高度C时形成上土层303，将第二土压力计2安装在上土层303内，使第二土压力计2位于气囊6的上方。应当保证的是，A＜B＜C。试验土体填充好之后，气囊6位于土体结构3内。千斤顶4通过机架安装，在试验过程中可根据试验要求随时调整千斤顶4对土体结构3施
加的压力大小。第一土压力计1和第二土压力计2能实时检测土体内的压力，第一土压力计1和第二土压力计2检测得到的数据通过显示装置分别显示压力值。充气机2即带数显的充气机，为现有技术。
[0028]底土层301、中土层302和上土层303组合形成整体的土体结构3。移除土体框架，通过千斤顶4对土体结构3施加不同的压力，模拟围岩应力变化，以符合各个试验阶段的设定值。充气机5通过导管7对气囊6充气，模拟衬砌支护强弱。充气机5按照不同压力分时段对气囊6进行充气。待气囊6完成第一时段的充气后，读取显示装置上的压力值，并记录同时段充气机5上显示的充气压力值数据。重复上述操作，直至得到试验设计的所有时段的相关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置，其特征在于：包括气囊(6)、第一土压力计(1)、第二土压力计(2)、土体结构(3)、千斤顶(4)和充气机(5)；所述第一土压力计(1)和第二土压力计(2)连接有显示装置；所述显示装置用于显示所述第一土压力计(1)检测得到的第一压力值，以及第二土压力计(2)检测得到的第二压力值；所述第一土压力计(1)、第二土压力计(2)和气囊(6)设置在土体结构(3)内；所述显示装置、千斤顶(4)和充气机(5)设置在土体结构(3)外；充气后的所述气囊(6)为圆柱体结构，其轴线L水平布置；所述气囊(6)设置有若干个，若干个所述气囊(6)依次排列成直线结构，且轴线相重合；每一个所述气囊(6)均通过导管(7)与充气机(5)相连通；每一个所述气囊(6)的上方均布置有第一土压力计(1)和千斤顶(4)；每一个所述气囊(6)轴线L的两侧均布置有第二土压力计(2)和千斤顶(4)；所述千斤顶(4)用于挤压所述土体结构(3)。2.如权利要求1所述的再现隧道施工全过程施工力学行为的试验装置，其特征在于：所述第一土压力计...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶伟明，汪辉武，黎旭，吴林，曹彧，匡亮，郑长青，粟威，唐思聪，周路军，陈锡武，焦康杰，辜英晗，汤印，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：