一种隧道盾构土体性能检测用试验台及其试验方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道盾构土体性能检测用试验台及其试验方法，涉及隧道盾构试验技术领域，为解决现有隧道盾构模拟试验一次仅能对一种地质的土层和注浆料性能进行检测，若想提高试验准确性，需多次重复试验，效率较低的问题。所述试验台底板的上方设置有试验箱，且试验箱设置有四个，四个所述试验箱的内部均设置有检测腔，且检测腔之间相互连通，所述检测腔的外部安装有拼接式管片，且拼接式管片的端面通过螺栓连接，所述拼接式管片与试验箱之间填充有模拟填充土，所述试验箱下方的两侧均安装有支座，所述试验台底板两侧的上方均安装有侧边支撑框架。边支撑框架。边支撑框架。

A test bench and its test method for soil performance detection of tunnel shield

【技术实现步骤摘要】
一种隧道盾构土体性能检测用试验台及其试验方法


[0001]本专利技术涉及隧道盾构试验
，具体为一种隧道盾构土体性能检测用试验台及其试验方法。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的加快，地面空间越来越拥挤，发展城市地下交通已经是大势所趋。盾构隧道施工法凭借着其隐蔽性好、机动性高等优点在城市隧道工程中得到了广泛应用，城市隧道不仅包括地铁隧道，还包括城市大动脉的公路隧道。由于城市隧道多在繁华的市区修建，因此需要侧穿或者下穿多个大型建筑桩基，盾构的直径往往也多达十几米以上，会导致较大的地层损失和土层扰动，同时盾构隧道管片拼装完后，为了填充盾尾间隙、保持管片的稳定，需要在盾尾进行同步注浆，而通过开发模拟盾构隧道施工的试验方法，可以在室内模拟出盾构隧道开挖造成的地层损失和土体扰动以及盾构外壁注浆对地层的变形影响，为现场施工提供数据参考依据，则可以有效减少现场施工的危险。
[0003]但是，现有隧道盾构模拟试验一次仅能对一种地质的土层和注浆料性能进行检测，若想提高试验准确性，需多次重复试验，效率较低；所以我们提出了一种隧道盾构土体性能检测用试验台及其试验方法，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种隧道盾构土体性能检测用试验台及其试验方法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有隧道盾构模拟试验一次仅能对一种地质的土层和注浆料性能进行检测，若想提高试验准确性，需多次重复试验，效率较低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种隧道盾构土体性能检测用试验台，包括试验台底板，所述试验台底板的上方设置有试验箱，且试验箱设置有四个，四个所述试验箱的内部均设置有检测腔，且检测腔之间相互连通，所述检测腔的外部安装有拼接式管片，且拼接式管片的端面通过螺栓连接，所述拼接式管片与试验箱之间填充有模拟填充土，所述试验箱下方的两侧均安装有支座，所述试验台底板两侧的上方均安装有侧边支撑框架，所述试验箱的上方设置有顶端支撑框架，且顶端支撑框架的两侧与侧边支撑框架焊接连接，所述试验箱的两侧均安装有侧压板，且侧压板与试验箱内腔滑动连接，所述侧压板的外壁上设置有限位框，所述侧压板后端的中间位置处安装有第一液压缸，且第一液压缸的后端与侧边支撑框架固定连接，所述试验箱的上表面设置有顶压板，所述顶压板上端的中间位置处安装有第二液压缸，且第二液压缸的上端与顶端支撑框架固定连接，所述试验箱下端的中间位置处安装有排沙阀，所述拼接式管片的外壁上设置有注浆填充层，所述拼接式管片内壁的下端安装有底支台，所述底支台的上表面安装有电动导轨，所述电动导轨的滑块上安装有底座，所述底座的上端安装有支撑柱，所述支撑柱的上端安装有中心座，所述中心座的前端安装有管片径向变形检测机构。
[0006]优选的，所述侧压板内壁的上端和下端均通过柔性耐磨密封贴边与试验箱的内壁
粘合连接。
[0007]优选的，所述中心座的四周均安装有液压千斤顶，且液压千斤顶设置有四个，四个所述液压千斤顶的一端均安装有弧形支撑板。
[0008]优选的，所述弧形支撑板的两端均安装有加固杆，且加固杆的一端与液压千斤顶的伸缩杆体外壁焊接连接。
[0009]优选的，所述电动导轨的两侧均设置有辅助导轨，且辅助导轨的下表面与底支台焊接连接，所述底座的两侧均设置有导向块，且导向块与辅助导轨滑动连接。
[0010]优选的，所述管片径向变形检测机构包括传动座、检测座和连接板，所述传动座的底端通过连接板与检测座的底端固定连接，所述传动座的一侧安装有步进电机，所述传动座的另一侧安装有镜面座，所述步进电机的输出端与镜面座传动连接，所述镜面座的外壁上安装有反射镜，且反射镜的倾斜角度为四十五度，所述检测座的内部安装有激光测距探头。
[0011]优选的，所述注浆填充层的下端安装有注浆管，注浆管的一端贯穿并延伸至试验箱的外部，且与外置泵料机的输入输出端相连通。
[0012]优选的，所述注浆管的外壁通过抱箍与试验箱的底面固定连接，且抱箍设置有两个。
[0013]优选的，所述第一液压缸的四周设置有第一从动伸缩杆，且第一从动伸缩杆的两端分别与侧边支撑框架和侧压板固定连接，所述第二液压缸的四周均设置有第二从动伸缩杆，且第二从动伸缩杆的两端分别与顶端支撑框架和顶压板固定连接。
[0014]优选的，所述的一种隧道盾构土体性能检测用试验台的试验方法，包括以下步骤：
[0015]步骤一：首先驱动电动导轨，带动液压千斤顶支撑机构和管片径向变形检测机构移动至第一个试验箱的检测腔处，并驱动四组液压千斤顶，使其输出端的弧形支撑板伸出，支撑住拼接式管片，模拟未掘进时土层的支撑状态；
[0016]步骤二：启动管片径向变形检测机构，由检测机构内部的激光测距探头射出检测激光，通过斜四十五度反射镜的折射作用，使激光偏转至拼接式管片内壁，同时步进电机带动反射镜旋转，使激光绕拼接式管片内壁圆周旋转，检测出当前截面平整度；
[0017]步骤三：第二液压缸带动顶压板顶升，从外部接入管道向试验箱内填充模拟填充土；
[0018]步骤四：填充完毕后，驱动第二液压缸和第一液压缸，带动顶压板和侧压板从试验箱两侧和上方向内部的模拟填充土施加压力，模拟拼接式管片受到的周身地层抗力以及垂直和水平土压力；
[0019]步骤五：待压力模拟完毕后，由液压千斤顶带动弧形支撑板撤离，模拟掘进状态下土层流失造成的卸载状态，同时由外部泵料机将浆料沿注浆管注入拼接式管片外壁的注浆填充层，模拟同步注浆状态对拼接式管片的支撑加固状况；
[0020]步骤六：待该试验箱完成注桨后，电动导轨驱动液压千斤顶支撑机构和管片径向变形检测机构移动至下一试验箱的检测腔处，由液压千斤顶完成拼接式管片的支撑后，通过外部接入管道向该试验箱内填充不同性质的模拟填充土，并重复上述步骤，直至四个试验箱均完成模拟过程；
[0021]步骤七：电动导轨驱动管片径向变形检测机构返回第一个试验箱的检测腔处，由
管片径向变形检测机构再次检测该截面的平整度，通过与一次检测数据比对，得出管片受力后的径向变形数据，重复该过程，分别得出四组试验箱内不同性质土体造成的管片径向变形差异。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术通过设置四组试验箱，在四组试验箱内部设置有相互连通的检测腔，同时液压千斤顶支撑结构和管片径向变形检测机构通过电动导轨安装于检测腔内，试验时，首先驱动电动导轨，带动液压千斤顶支撑机构和管片径向变形检测机构移动至第一个试验箱的检测腔处，并驱动液压千斤顶支撑机构完成对拼接式管片的支撑，模拟未掘进时土层的支撑状态,之后启动管片径向变形检测机构，对当前拼接式管片的截面平整度进行检测，完毕后第二液压缸带动顶压板顶升，从外部接入管道向试验箱内填充模拟填充土，再驱动第二液压缸和第一液压缸，带动顶压板和侧压板从试验箱两侧和上方向内部的模拟填充土施加压力，待压力模拟完毕后，由液压千斤顶带动弧形支撑板撤离，模拟掘进状态下土层流失造成的卸载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道盾构土体性能检测用试验台，包括试验台底板(1)，其特征在于：所述试验台底板(1)的上方设置有试验箱(2)，且试验箱(2)设置有四个，四个所述试验箱(2)的内部均设置有检测腔(3)，且检测腔(3)之间相互连通，所述检测腔(3)的外部安装有拼接式管片(4)，且拼接式管片(4)的端面通过螺栓连接，所述拼接式管片(4)与试验箱(2)之间填充有模拟填充土(15)，所述试验箱(2)下方的两侧均安装有支座(5)，所述试验台底板(1)两侧的上方均安装有侧边支撑框架(7)，所述试验箱(2)的上方设置有顶端支撑框架(10)，且顶端支撑框架(10)的两侧与侧边支撑框架(7)焊接连接，所述试验箱(2)的两侧均安装有侧压板(6)，且侧压板(6)与试验箱(2)内腔滑动连接，所述侧压板(6)的外壁上设置有限位框(16)，所述侧压板(6)后端的中间位置处安装有第一液压缸(8)，且第一液压缸(8)的后端与侧边支撑框架(7)固定连接，所述试验箱(2)的上表面设置有顶压板(13)，所述顶压板(13)上端的中间位置处安装有第二液压缸(11)，且第二液压缸(11)的上端与顶端支撑框架(10)固定连接，所述试验箱(2)下端的中间位置处安装有排沙阀(24)，所述拼接式管片(4)的外壁上设置有注浆填充层(14)，所述拼接式管片(4)内壁的下端安装有底支台(27)，所述底支台(27)的上表面安装有电动导轨(29)，所述电动导轨(29)的滑块上安装有底座(28)，所述底座(28)的上端安装有支撑柱(23)，所述支撑柱(23)的上端安装有中心座(18)，所述中心座(18)的前端安装有管片径向变形检测机构(22)。2.根据权利要求1所述的一种隧道盾构土体性能检测用试验台，其特征在于：所述侧压板(6)内壁的上端和下端均通过柔性耐磨密封贴边(17)与试验箱(2)的内壁粘合连接。3.根据权利要求1所述的一种隧道盾构土体性能检测用试验台，其特征在于：所述中心座(18)的四周均安装有液压千斤顶(19)，且液压千斤顶(19)设置有四个，四个所述液压千斤顶(19)的一端均安装有弧形支撑板(20)。4.根据权利要求3所述的一种隧道盾构土体性能检测用试验台，其特征在于：所述弧形支撑板(20)的两端均安装有加固杆(21)，且加固杆(21)的一端与液压千斤顶(19)的伸缩杆体外壁焊接连接。5.根据权利要求1所述的一种隧道盾构土体性能检测用试验台，其特征在于：所述电动导轨(29)的两侧均设置有辅助导轨(31)，且辅助导轨(31)的下表面与底支台(27)焊接连接，所述底座(28)的两侧均设置有导向块(30)，且导向块(30)与辅助导轨(31)滑动连接。6.根据权利要求1所述的一种隧道盾构土体性能检测用试验台，其特征在于：所述管片径向变形检测机构(22)包括传动座(221)、检测座(222)和连接板(223)，所述传动座(221)的底端通过连接板(223)与检测座(222)的底端固定连接，所述传动座(221)的一侧安装有步进电机(227)，所述传动座(221)的另一侧安装有镜面座(225)，所述步进电机(227)的输出端与镜面座(225)传动连接，所述镜面座(225)的外壁上安装有反射镜(226...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春茶，陈天炎，黄继辉，赵津，康忠明，郭碧川，
申请(专利权)人：福建船政交通职业学院，
类型：发明
国别省市：