一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具，包括外套筒和内套筒，所述外套筒设于内套筒外部，所述内套筒与外套筒之间有宽度与隧道管片厚度相同的间隙；所述外套筒和内套筒通过两端的首端板、尾端板连接，所述首端板、尾端板与内套筒通过螺纹连接且与外套筒通过螺栓连接，所述外套筒外径与首端板外径相等；所述内套筒内部有固定器，用于固定内套筒，所述内套筒外表面设有环向分隔板和纵向分隔板。本发明专利技术通过从外套筒侧壁上的注射孔注入石膏、水泥等材料来形成盾构隧道模型，可以按需控制模型隧道长度和材质。隧道长度和材质。隧道长度和材质。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具及其使用方法


[0001]本专利技术属于地下工程试验
，具体涉及一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具及其使用方法。

技术介绍

[0002]试验是地下工程理论与工程实践研究的关键环节，地下工程试验主要有单元试验、模型试验和原位试验三大类。其中，单元试验尺寸较小，只适合土体基本物理力学特性的测试。而针对具体的地下工程问题，则需要模型试验和原位试验，但原位试验造价高、不可控因素多、试验场地难以找到，而模型试验在受控条件下开展有针对性的探究，能揭示工程问题的关键机理，成为当前试验研究的重要手段。无论是自然重力环境下的1g模型试验还是采用离心机的ng模型试验，制作出来的小尺寸模型能否代表真实情况下的地下结构成为试验结果可靠性的关键控制因素。
[0003]现有的隧道破坏试验基本用空心圆柱体有机玻璃，很难模拟出隧道的自然破坏，或者研究局部缝隙问题时候，常常只会取管片的局部并对其进行放大。这些试验往往都会忽略实际管片拼接成隧道的过程，以及管片材料和管片连接的体现。那么如何实现缩尺下管片的拼接、连接等成为一个难题。
[0004]目前尚无技术方案能够制作具有管片细节和管片之间连接的盾构隧道缩尺模型。随着国家发展，盾构挖掘隧道将会运用越来越广泛，因此对于盾构隧道安全性、稳定性研究离不开缩尺模型的模拟。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具及其使用方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具，包括外套筒和内套筒，所述外套筒设于内套筒外部，所述内套筒与外套筒之间有宽度与隧道管片厚度相同的间隙；所述外套筒和内套筒通过两端的首端板、尾端板连接，所述首端板、尾端板与内套筒通过螺纹连接且与外套筒通过螺栓连接，所述外套筒外径与首端板外径相等；所述内套筒内部有固定器，用于固定内套筒，所述内套筒外表面设有环向分隔板和纵向分隔板。
[0007]优选的，所述内套筒包括内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环，所述内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环均由三瓣拼接而成，内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环外表面设置对应于环向分隔板及纵向分隔板的卡槽；所述内套筒首端环外表面一端设有螺纹，另一端面均匀分布内套筒凹槽；所述内套筒尾端环外表面的一端有螺纹，另一端面均匀分布内套筒凸榫；所述内套筒中间环两个端面分别设有环向均匀分布的内套筒凹槽和内套筒凸榫；所述内套筒凹槽和内套筒凸榫尺寸相同，构成内套筒的内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环通过内套筒凹槽和内套筒凸榫卡合连接。
[0008]优选的，所述外套筒包括外套筒首端环、外套筒尾端环以及外套筒中间环，所述外套筒首端环的一个端面上设有环向均匀分布的螺栓孔，另一个端面上设有环向均匀分布的外套筒凹槽；所述外套筒尾端环的一个端面上设有环向均匀分布的螺栓孔，另一个端面上设有环向均匀分布的外套筒凸榫，所述外套筒中间环两个端面分别设有环向均匀分布的外套筒凹槽或外套筒凸榫，所述外套筒凹槽和外套筒凸榫尺寸相同，构成外套筒的外套筒首端环、外套筒尾端环以及外套筒中间环通过外套筒凹槽或外套筒凸榫卡合连接。
[0009]优选的，所述固定器由数个中心带圆孔、圆孔壁带螺纹的支撑圆板通过螺纹杆串联组成。
[0010]优选的，所述环向分隔板与纵向分隔板上均设有多个圆形开孔，环向分隔板与纵向分隔板的顶部至圆形开孔设有细缝，通过细缝将细铁丝卡入圆形开孔中，环向与纵向的细铁丝共同构成整个隧道模型的铁丝网；所述圆形开孔内还穿过用于变形监测的光纤。
[0011]优选的，所述细铁丝进行夹扁处理，夹扁处理后通过细缝卡入圆形开孔。
[0012]一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具的使用方法，包括如下步骤：
[0013]步骤一、确定盾构隧道缩尺模型的尺寸以及浇筑材料；
[0014]步骤二、将内套筒首端环三瓣拼装后与首端板通过螺纹连接，再将各内套筒中间环拼装并依次通过内套筒凹槽和内套筒凸榫卡合连接以延长内套筒，最后拼装连接内套筒尾端环，组装固定器并将其放入内套筒内部，临时端板旋入内套筒尾端环外表面的螺纹，在内套筒外表面涂凡士林；
[0015]步骤三、将环向分隔板、纵向分隔板卡入内套筒外表面对应卡槽处，在环向分隔板、纵向分隔板上涂凡士林；
[0016]步骤四、对细铁丝进行局部夹扁处理，放入环向分隔板、纵向分隔板对应的圆形开孔中，在待监测断面处将光纤从环向分隔板的圆形开孔穿进形成绕内套筒一周环形；
[0017]步骤五、在外套筒的外套筒首端环、外套筒尾端环以及外套筒中间环内表面上涂凡士林，将外套筒首端环从临时端板处套入并移动至内套筒另一端，并将其与首端板的螺栓孔对齐旋入螺栓固定，用镊子将环绕在内套筒上的光纤从外套筒的注射孔引出；
[0018]步骤六、逐个套入外套筒中间环，外套筒凹槽和外套筒凸榫，每放一环用镊子将环绕在该处的光纤从外套筒的注射孔引出，最后将临时端板取下并替换为尾端板后通过螺栓固定；
[0019]步骤七、张紧光纤，用注射器将固化材料从外套筒上的注射孔注入，每注完一孔用塞子堵住，光纤穿出的注射孔最后注射且不用塞子封堵；
[0020]步骤八、等待固化材料固化后，取下塞子、首端板、尾端板，逐环取下外套筒，旋出固定器中间的螺纹杆，移去支撑圆板，取下内套筒各瓣，即可得到盾构隧道缩尺模型。
[0021]本专利技术的技术效果和优点：
[0022]1.通过增加或减少内套筒中间环和外套筒中间环数量改变模型隧道长度；
[0023]2.通过改变内套筒和外套筒半径而改变隧道半径和管片厚度；
[0024]3.可通过改变环向分隔板和纵向分隔板的间隔与布置可制作由不同尺寸、不同排列方式的管片构成的盾构隧道模型；
[0025]4.可以选择任何可流动浇筑并养护固化的材料制作管片，包括但不限于水泥、石膏、细石混凝土等；
[0026]5.利用夹扁的钢丝来模拟管片间的螺栓连接，可以更准确地模拟实际管片情况；
[0027]6.利用三瓣模设计理念，方便内套筒脱模；
[0028]7.拆模时不需拆环向分隔板和纵向分隔板，可以更好模拟出管片间隔水垫的效果以及管片的连续性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例的盾构隧道缩尺模型浇筑模具的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例的内套筒的结构示意图；
[0031]图3为图2中A处的局部放大示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例的外套筒的结构示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例的固定器的结构示意图；
[0034]图6为本专利技术实施例的内套筒中间环一端面的结构示意图；
[0035]图7为本专利技术实施例的内套筒中间环另一端面的结构示意图；
[0036]图8为本专利技术实施例的外套筒中间环的结构示意图；
[0037]图9为本专利技术实施例的盾构隧道缩尺模型浇筑模具的使用方法的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具，其特征在于，包括外套筒和内套筒，所述外套筒设于内套筒外部，所述内套筒与外套筒之间有宽度与隧道管片厚度相同的间隙；所述外套筒和内套筒通过两端的首端板、尾端板连接，所述首端板、尾端板与内套筒通过螺纹连接且与外套筒通过螺栓连接，所述外套筒外径与首端板外径相等；所述内套筒内部有固定器，用于固定内套筒，所述内套筒外表面设有环向分隔板和纵向分隔板。2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具，其特征在于，所述内套筒包括内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环，所述内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环均由三瓣拼接而成，内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环外表面设置对应于环向分隔板及纵向分隔板的卡槽；所述内套筒首端环外表面一端设有螺纹，另一端面均匀分布内套筒凹槽；所述内套筒尾端环外表面的一端有螺纹，另一端面均匀分布内套筒凸榫；所述内套筒中间环两个端面分别设有环向均匀分布的内套筒凹槽和内套筒凸榫；所述内套筒凹槽和内套筒凸榫尺寸相同，构成内套筒的内套筒首端环、内套筒尾端环以及内套筒中间环通过内套筒凹槽和内套筒凸榫卡合连接。3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具，其特征在于，所述外套筒包括外套筒首端环、外套筒尾端环以及外套筒中间环，所述外套筒首端环的一个端面上设有环向均匀分布的螺栓孔，另一个端面上设有环向均匀分布的外套筒凹槽；所述外套筒尾端环的一个端面上设有环向均匀分布的螺栓孔，另一个端面上设有环向均匀分布的外套筒凸榫，所述外套筒中间环两个端面分别设有环向均匀分布的外套筒凹槽或外套筒凸榫，所述外套筒凹槽和外套筒凸榫尺寸相同，构成外套筒的外套筒首端环、外套筒尾端环以及外套筒中间环通过外套筒凹槽或外套筒凸榫卡合连接。4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道缩尺模型浇筑模具，其特征在于，所述固定器由数个中心带圆孔、圆孔壁带螺纹的支撑圆板通过螺纹杆串联组成。5.根据权利要求1所述的一种盾构隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵逸昕，申志福，高洪赟，李帅学，杨怡，王志华，柳景淳，吴恒宇，张鑫磊，夏云刚，
申请(专利权)人：南京吉欧地下空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：