本发明专利技术公开了一种在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置及试验方法，属于隧道施工技术领域，其包括模型箱、已建隧道模拟组件和新建隧道模拟组件，利用箱体上滑槽、入口孔的对应开设，结合多个空心万向球、调节组件、定位组件、可调固定架的对应设置，可以在箱体中完成已建隧道的准确模拟设置，并准确模拟出已建隧道与新建隧道的相对位置关系，进而完成在已建隧道区域近接施工新建隧道的模拟试验。本发明专利技术的在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置，其结构简单，设置便捷，能够实现新建隧道与已建隧道相对位置的灵活调整，满足不同条件下的模拟试验需求，装置的重复利用率高，兼容性强，能够大幅降低模拟试验成本，具有较好的实用价值和推广价值。和推广价值。和推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置及试验方法
[0001]本专利技术属于隧道施工
，具体涉及一种在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置及试验方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着城市发展进程逐步加快，城市内交通拥堵问题日趋严峻，社会经济发展受到了严重影响。同时，城市用地逐渐饱和，继续增设地面道路愈发难以实现。因此，国内外开始大力开展城市地铁工程建设。
[0003]在地铁工程的施工建设中，隧道的施工往往是工程施工的重要一环。在隧道的施工方法中，盾构法施工方式因其施工效率高、抗干扰能力强的特点，被广泛应用于城市地铁工程的建设。
[0004]目前，随着城市地铁的快速发展及地下空间的进一步开发和利用，出现了各种形式的近接(近距离接近已建隧道)施工。在进行隧道的近接施工时，新建隧道的施工往往会对已建隧道及其附近土层环境造成影响，因而在进行盾构隧道近接施工时，需要施工情况进行模型试验。一般情况下，在研究近接施工对已建运营隧道的影响时，采用既有隧道及新建隧道均沿某一平面无沿竖直面纵坡的方式近似进行室内模型试验，这种方式虽然能够一定程度上模拟实际施工过程的影响；但是，由于实际工程中的盾构隧道均存在沿竖直面的纵坡，导致上述模拟试验装置未能考虑隧道纵坡的对近接施工的影响，导致模拟的结构精度较差，无法充分保证实际施工的模拟要求。此外，在现有技术中，采用室内模型试验研究多种不同相对位置关系的盾构接近施工影响，往往需定做大量不同相对位置关系的试验模具，单个模具只能针对某一特定相对位置工况工程使用，均为特例特用，无法根据不同的近接施工的相对位置关系进行灵活调整，模拟装置重复利用率极低，造成大量的浪费。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了一种在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置及试验方法，能够实现不同形式下已建隧道区域进行近接施工时的模拟，保证模拟准确性的同时，还能大幅提升模拟试验装置的适用范围，提升模拟试验装置的重复利用率和兼容性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的一个方面，提供一种在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置，包括模型箱和设置在模型箱内的已建隧道模拟组件；其还包括设置在所述模型箱一侧的新建隧道模拟组件；
[0007]所述模型箱为顶部开口的箱型结构，其箱体内相对的两侧壁面上分别沿竖向开设有滑槽，并在两滑槽连线一侧的箱体侧壁面上开设有连通箱体内外的第一入口孔和第二入口孔，且所述第二入口孔的内径大于所述第一入口孔的内径；
[0008]所述已建隧道模拟组件包括在各所述滑槽中分别组合设置的空心万向球和调节组件，以及包括可在所述模型箱内固定安装的第一管件和第二管件；
[0009]所述空心万向球的中部开设有柱形通孔，其可在对应滑槽中自由转动，且滑槽中的空心万向球与调节组件一一对应设置，使得所述空心万向球可在对应调节组件作用下实现竖向位置的调整及位置固定；所述第一管件的两端分别穿设于两滑槽内空心万向球的柱形通孔中，所述第二管件与所述第一管件通过可调固定架连接，并使得两管件的相对位置可通过调整所述可调固定架来确定；
[0010]所述新建隧道模拟组件包括嵌设于第一入口孔中的第三空心万向球和设置于所述第二入口孔中的第四空心万向球；所述第四空心万向球的外径小于第二入口孔的内径，并在所述模型箱上对应该第四空心万向球设置有始终封堵所述第二入口孔的定位机构，由其固定所述第四空心万向球并调整其在所述第二入口孔中的位置。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述调节组件包括分设于所述空心万向球上下两侧的弧面垫片和弧面底座；
[0012]所述弧面垫片的底面压持于对应空心万向球的顶部，并在其上方设置有升降调节件；所述弧面底座支撑在对应空心万向球的底部，并在其下方设置有可进行竖向形变的弹性件。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述升降调节件包括螺旋杆和固定螺母；所述固定螺母固定在所述模型箱上，所述螺旋杆的一端连接所述弧面垫片，另一端穿过所述固定螺母并与之螺纹匹配；
[0014]和/或
[0015]所述弹性件为竖向延伸设置的弹簧，其一端连接所述弧面底座，另一端抵接于所述滑槽的底部。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述定位机构包括定位平板、挂件和紧固件；
[0017]所述定位平板贴设于所述模型箱的内壁面设置，其中部开设有用于嵌设所述第四空心万向球的通孔；所述挂件设置在所述定位平板的顶部，其与紧固件匹配连接，并可通过调整所述紧固件改变所述第四空心万向球在第二入口孔中的位置。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述紧固件包括紧固螺栓，并对应其在所述第二入口孔上方的箱体顶部开设有长腰形孔；
[0019]所述紧固螺栓的底部活动连接在所述长腰形孔中，并可在其中沿箱体侧壁延伸方向往复运动；且所述紧固螺栓与所述挂件螺纹匹配，并可通过转动所述紧固螺栓调整所述挂件的高度。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述可调固定架包括两个伸缩架；
[0021]所述伸缩架包括四个连接片，连接片之间通过控距离螺栓连接；
[0022]两所述伸缩架之间通过控角度螺栓和中心回转结连接，并在两伸缩架相互背离的端部分别铰接设置有固定圈；两所述固定圈的内径分别与对应管件的外径对应，用于两管件的穿设与固定。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述模型箱由玻璃、钢材、混凝土或者塑料制成。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，空心万向球为Q235钢材做成的中空球体，其中部形成有柱形通孔；
[0025]和/或
[0026]两管件分别为塑料、石膏或者混凝土预制而成的中空圆柱体，其外径与对应柱形
通孔的内径对应。
[0027]本专利技术的另一个方面，提供一种在已建隧道区域近接施工新建隧道的模拟试验方法，其利用所述的在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置来实现，包括如下步骤：
[0028](1)将所述第三空心万向球嵌设于所述第一入口孔中，并根据拟建隧道的钻进角度确定该第三空心万向球的柱形通孔位置；
[0029](2)根据拟建隧道与已建隧道之间的相对位置关系，调节两所述调节组件，确定所述第一管件的位置并固定；
[0030](3)调节所述可调固定架，确定所述第二管件的箱内位置并固定；
[0031](4)通过所述定位机构调整所述第四空心万向球的位置并进行固定，确定第四空心万向球与第三空心万向球之间的相对位置；
[0032](5)将填充物从模型箱顶部开口侧加入到模型箱中；在填充过程中，保持两管件的位置不变，并在模型箱内加设用于采集新建隧道开挖过程中相关参数的传感器；
[0033](6)从第三空心万向球、第四空心万向球的柱形通孔进行模拟掘进，并在掘进施工的同时采集箱体内的相关参数，完成已建隧道区域近接施工的模拟试验。
[0034]作为本专利技术的进一步改进，在步骤(6)开始前，在完成填充的填充物顶面向下施加均布荷载，以之模拟近接掘进施工本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置，包括模型箱和设置在模型箱内的已建隧道模拟组件；其特征在于，还包括设置在所述模型箱一侧的新建隧道模拟组件；所述模型箱为顶部开口的箱型结构，其箱体内相对的两侧壁面上分别沿竖向开设有滑槽，并在两滑槽连线一侧的箱体侧壁面上开设有连通箱体内外的第一入口孔和第二入口孔，且所述第二入口孔的内径大于所述第一入口孔的内径；所述已建隧道模拟组件包括在各所述滑槽中分别组合设置的空心万向球和调节组件，以及包括可在所述模型箱内固定安装的第一管件和第二管件；所述空心万向球的中部开设有柱形通孔，其可在对应滑槽中自由转动，且滑槽中的空心万向球与调节组件一一对应设置，使得所述空心万向球可在对应调节组件作用下实现竖向位置的调整及位置固定；所述第一管件的两端分别穿设于两滑槽内空心万向球的柱形通孔中，所述第二管件与所述第一管件通过可调固定架连接，并使得两管件的相对位置可通过调整所述可调固定架来确定；所述新建隧道模拟组件包括嵌设于第一入口孔中的第三空心万向球和设置于所述第二入口孔中的第四空心万向球；所述第四空心万向球的外径小于第二入口孔的内径，并在所述模型箱上对应该第四空心万向球设置有始终封堵所述第二入口孔的定位机构，由其固定所述第四空心万向球并调整其在所述第二入口孔中的位置。2.根据权利要求1所述的在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置，其特征在于，所述调节组件包括分设于所述空心万向球上下两侧的弧面垫片和弧面底座；所述弧面垫片的底面压持于对应空心万向球的顶部，并在其上方设置有升降调节件；所述弧面底座支撑在对应空心万向球的底部，并在其下方设置有可进行竖向形变的弹性件。3.根据权利要求2所述的在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置，其特征在于，所述升降调节件包括螺旋杆和固定螺母；所述固定螺母固定在所述模型箱上，所述螺旋杆的一端连接所述弧面垫片，另一端穿过所述固定螺母并与之螺纹匹配；和/或所述弹性件为竖向延伸设置的弹簧，其一端连接所述弧面底座，另一端抵接于所述滑槽的底部。4.根据权利要求1～3中任一项所述的在已建隧道区域近接施工的模拟试验装置，其特征在于，所述定位机构包括定位平板、挂件和紧固件；所述定位平板贴设于所述模型箱的内壁面设置，其中部开设有用于嵌设所述第四空心万向球的通孔；所述挂件设置在所述定位平板的顶部，其与紧固件匹配连接，并可通过调整所述紧固件改变所述第四空心万向球在第二入口孔中的位置。5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴利华，林东，杨醒宇，彭荣华，冯炎，何磊，洪闰林，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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