一种模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置，属于盾构管片同步注浆试验设备技术领域，包括管片模型和为无盖箱状结构的土箱，管片模型埋设于土箱的土体中，土箱上方设有对土体施压的施压机构，土箱中竖直设置两块相互平行的挡土板；管片模型由两块及以上的弧形管片轴向活动连接而成，每块管片均设有轴向贯穿本体的第一通孔，所有管片的第一通孔连通作为注浆通道；管片模型位于两块挡土板之间且每个管片的两个侧壁分别与两块挡土板间隙配合；每个管片的下方均设有独立的升降机构，用于升降对应的管片。本发明专利技术的管片模型竖直移动，缩小了装置尺寸、降低了占地面积。降低了占地面积。降低了占地面积。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置


[0001]本专利技术涉及盾构管片同步注浆试验设备
，具体涉及一种模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置。

技术介绍

[0002]经过两百多年的演变与发展，盾构工法和技术在如今已十分成熟，既能实现机械化施工，同时对周围地层和结构的扰动也较小，因此盾构法在国内外城市地铁隧道的修建过程中得到了广泛使用。
[0003]目前国内针对盾构隧道管片同步注浆的研究大多停留在理论阶段，并且少量的试验研究也难以结合隧道实际施工情况，无法较为真实地反映管片的同步注浆工况进行模拟，主要难点在于无法较为真实的模拟盾尾间隙的形成，并且浆液的扩散形态和缺陷难以观测。为此为探明同步注浆浆液在实际工程中的扩散形态需要研发一种用于观测盾构隧道管片同步注浆实验的设备。而现有的同步注浆原型实验设备为水平推拉式(即水平牵拉盾尾壳体以在管片模型和土体之间形成注浆缝隙)，体积庞大，操作复杂，且设备的牵拉需要复杂的设备和庞大的场地进行操作，从经费和操作流程上十分的不便。

技术实现思路

[0004]为解决上述至少一个技术问题，本专利技术的目的是提供一种模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置，本专利技术的管片模型竖直移动，能够缩小装置尺寸、降低占地面积。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置，包括土箱和管片模型，土箱为无盖箱状结构，管片模型埋设于土箱的土体中，土箱上方设有施压机构，用于对土箱中的土体施加压力，土箱中竖直设置两块相互平行的挡土板；管片模型由两块及以上的弧形管片轴向活动连接而成，每块管片均设有轴向贯穿本体的第一通孔，所有管片的第一通孔连通作为注浆通道；管片模型位于两块挡土板之间且每个管片的两个侧壁分别与两块挡土板间隙配合，以避免土体从管片侧壁与挡土板之间的缝隙滑落至管片模型下方影响后期管片沉降；每个管片的下方均设有独立的升降机构，用于升降对应的管片。
[0007]作为本专利技术的一种具体实施方式，管片正对挡土板的两个侧壁的上端与挡土板的上端齐平(位于同一水平面上)，管片侧壁上方的土体能够与挡土板周围的土体很好地连接为一体，避免挡土板对土体的分隔损害土体整体承力结构、在管片下降时上部土体整体坍塌。
[0008]作为本专利技术的一种具体实施方式，所述箱体相对的两侧开设有贯穿本体的第二通孔，所述挡土板、管片模型的两端分别经第二通孔伸出土箱并与第二通孔密封连接，这样可以避免采取额外措施来排除土体从管片模型的两端进入管片模型的下方。
[0009]进一步，两块挡土板能够水平相近或者相离移动，从而改变两块挡土板之间的距离，以便适应不同尺寸的管片模型。作为一种具体的实施方式，所述挡土板的两端设置有密
封板，密封板的高度不低于第二通孔的高度且与土箱器壁滑动连接，用于封堵第二通孔，从而避免土体从第二通孔外漏。
[0010]本专利技术的升降机构可以为千斤顶，也可以为其他现有的升降机构，但需要注意的是，对与每个管片而言，其必须采用面支撑或者多点支撑，以避免其下降过程中晃动碰撞土体从而影响间隙形态。本专利技术提出来一种新的简易的升降机构，所述升降机构包括球囊和多个弹性元件，比如弹簧，多个弹性元件沿管片的轴向半剖面对称布置，以便对管片的两端施加相等的力，弹性元件的一端与土箱底部固定连接、另一端与管片固定连接；球囊至少部分能够沿土箱高度方向膨胀且膨胀部分沿管片的轴向半剖面对称，从而对管片施加竖直方向的力，避免施力不均衡导致管片倾斜。球囊充压可以采用液体。
[0011]本专利技术的有益效果如下：
[0012]1)本专利技术的装置与现有同步注浆的间隙形成装置在结构上明显不同，本专利技术的管片模型竖直移动，而非水平移动，能够降低占地面积。现有装置中通过水平移动形成注浆缝隙，拉动盾尾模型水平移动需要的拉力大，配套的拉动机构体积大、占地面积大而且能量耗费大，而本专利技术采用管片模型竖直移动的方式形成注浆缝隙，占地面积小。
[0013]2)周知的，土箱内装填的土体深度难以达到实际的土体埋深的高度，都是通过外在的加压方式对土体加压以模拟实际工况中的土压力。当采用拖动式的方式形成盾尾间隙时，在极高的土压力荷载下，拖动会对较浅的覆土产生过大的扰动，使得形成的盾尾间隙和浆液的扩散规律难以模拟真实的埋深下覆土的盾尾间隙形成和浆液的扩散。而本专利技术使用下降式的方式形成盾尾间隙能够减小因为过大的压力而对土体产生的扰动，较为真实地模拟盾尾间隙的形成和浆液在土体及盾尾间隙中的扩散规律。
附图说明
[0014]图1是盾尾间隙形成装置的示意图；
[0015]图2是土箱挡土板管片模型的布置图；
[0016]图3是土箱的结构示意图；
[0017]图4是管片模型的结构示意图；
[0018]图5是挡土板的结构示意图；
[0019]图中，土箱1、管片模型2、施压机构3、挡土板4、升降机构5、土体6、
[0020]第二通孔101、管片201、密封板401、紧固螺栓402、球囊501、弹性元件502、
[0021]第一通孔2011、螺纹孔4011。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]请参考图1～图2，图1是盾尾间隙形成装置的示意图，图2是土箱挡土板管片模型的布置图。本模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置包括土箱1、管片模型2、施压机构3、挡土板
4和升降机构5，其中，土箱1为无盖箱状结构，管片模型2埋设于土箱1的土体6中，土箱1上方设有施压机构3，用于对土箱1中的土体6施加压力以模拟地层土压。管片模型2中每个管片201的下方均设有能够独立使用的升降机构5，用于对相应的管片201进行升降。
[0025]请参考图3，图3是土箱的结构示意图。土箱1的相对的两个侧壁上设有贯穿本体的第二通孔101。
[0026]请参考图4，图4是管片模型的结构示意图，管片模型2由多块弧形的管片201轴向活动连接而成，因此，相邻的两块管片201能够沿管片201径向移动(即沿土箱高度方向移动)形成错位，每块管片201均设有轴向贯穿本体的第一通孔2011，所有管片201的第一通孔2011连通作为注浆通道。
[0027]请进一步结合图2，图2是土箱挡土板管片模型的布置图。挡土板4有两块，两块挡土板4相互平行且均竖直设置于土箱1中。管片模型2位于两块挡土板4之间且每个管片201正对挡土板4的两个侧壁分别与两块挡土板4间隙配合，以避免土体从管片201侧壁与挡土板4之间的缝隙滑落至管片模型3下方影响后期管片201沉降，此外，管片201正对挡土板4的两个侧壁的上端与挡土块4的上端齐平(位于同一水平面上)，因此，管片201正对挡土板4的侧壁上方的土体能够与挡土板4周围的土体很好地连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置，包括土箱和管片模型，土箱为无盖箱状结构，管片模型埋设于土箱的土体中，土箱上方设有对土箱中的土体施加压力的施压机构，其特征在于，土箱中竖直设置两块相互平行的挡土板；管片模型由两块及以上的弧形管片轴向活动连接而成，每块管片均设有轴向贯穿本体的第一通孔，所有管片的第一通孔连通作为注浆通道；管片模型位于两块挡土板之间且每个管片的两个侧壁分别与两块挡土板间隙配合；每个管片的下方均设有独立的升降机构，用于升降对应的管片。2.根据权利要求1所述的模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置，其特征在于，所述管片与所述挡土板相邻的两个侧壁的上端与所述挡土块的上端齐平。3.根据权利要求1所述的模拟同步注浆盾尾间隙形成的装置，其特征在于，所述土箱相对的两侧开设有贯穿本体的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖明清，杨玉冬，赵阳，资谊，王士民，张迪，崔佳，张庆芸，王少锋，宋子含，周航，
申请(专利权)人：江苏省交通工程建设局西南交通大学，
类型：发明
国别省市：