一种可视化管片-土体位移模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术要解决的技术问题是提供一种可视化管片

【技术实现步骤摘要】
一种可视化管片
‑
土体位移模拟装置


[0001]本技术涉及盾构试验模拟
，具体涉及一种可视化管片
‑
土体位移模拟装置。

技术介绍

[0002]盾构法修建隧道在我国地铁建设中应用越来越广泛，上海、广州、深圳、南京等城市的地铁建设都大量使用了盾构。虽然我国引进盾构施工技术已有20多年的历史，但盾构施工技术整体水平不高，而且各地地质条件、水文条件等差异较大，施工过程中出现不少问题，其中隧道管片位移过大（一般是水平横向位移）是一个比较普遍的问题。如深圳、广州、南京等地在盾构施工过程中已多次出现隧道管片发生较大位移事件，由于管片发生位移时会带动周围土体移动，部分造成隧道侵陷，严重者不得不通过地铁整体线路的调线调坡来解决，造成很大的经济损失。
[0003]近些年，随着计算机软、硬件的不断升级，计算机的智能化更显突出，自动化模拟控制技术已经广泛应用于许多领域，如公开号CN114910282A公开的一种高水压盾构隧道壁后注浆及管片上浮模型试验装置与方法，实现高水压盾构隧道壁后注浆可视化与管片上浮一体化模型试验，获得高水压、复杂软弱地层环境多工况下盾构隧道及地层多物理场响应规律，能缩尺寸还原高水压水下盾构隧道壁后注浆充填工程，通过实时反馈软弱地层多物理场获得盾构掘进过程管片上浮规律与隧道纵向变形机制。然而，相关的室内模型试验忽视了管片位移对土体的位移程度，因此，如何研究管片位移引起土体位移的规律成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是提供一种可视化管片
‑
土体位移模拟装置，能够缩尺寸还原管片在土地内位移过程，来模拟土体位移的变化，具有结构简单、操作方便的特点。
[0005]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种可视化管片
‑
土体位移模拟装置，包括模型箱、竖向载荷加载装置、推拉装置、导轨和管片，
[0007]所述导轨上设有两条平行的导槽，所述管片为半圆拱形结构，所述管片的左右两底端滑动配合在两条导槽上；
[0008]所述模型箱由前后左右四块侧板拼装而成，所述侧板为透明材质；所述模型箱的前后侧板的下部设有与所述管片的外表面相吻合的半圆拱形的缺口，所述模型箱的左右两侧板外表面分别固定有PIV板；
[0009]所述模型箱通过缺口与所述管片的外表面配合组装，所述模型箱的左右两侧固定在导轨上；所述模型箱与管片的外表面形成用于填充土体的容腔，当容腔填充土体后，所述模型箱的顶部配合有活动的顶板，所述顶板上设有注水口，所述竖向载荷加载装置通过顶
板对土体施加竖向载荷；
[0010]所述推拉装置连接所述管片的前端。
[0011]进一步的，所述侧板为透明高强树脂材质，所述PIV板粘贴在所述模型箱的侧板上。
[0012]进一步的，所述推拉装置设有推拉杆，所述管片的前端面预留有与所述推拉杆配合连接的接口。
[0013]进一步的，所述推拉杆上焊接有连接片，所述连接片留有光孔，所述连接片通过螺栓配合光孔固定连接所述管片的前端面。
[0014]进一步的，所述接口内设置有拉力传感器。
[0015]进一步的，所述管片的外表面安装有薄膜压力传感器。
[0016]本技术与现有技术相比所取得的有益效果如下：
[0017]1、模型箱与管片装配完成后，在容腔内放入土体，盖上顶板，先通过注水孔进行注水，再通过竖向载荷加载装置通过顶板对土体进行加载，使土体与现场试验土体的含水量、压力相当，然后通过推拉装置带动管片沿着导轨位移，进行位移试验模拟，通过PIV板实时测定土体位移场；
[0018]本技术结构简单、操作方便，能够缩尺寸还原管片在土地内位移过程，来模拟土体位移的变化，通过PIV板测定土体位移场，准确反应土体位移随着管片位移的变化规律，为盾构技术解决管片位移问题提供理论基础；
[0019]2、侧板为透明高强树脂材质，使模型箱结构强，且能够方便观察内部土体变化；
[0020]3、通过薄膜压力传感器能够实时检测土压，保证试验的准确性。
附图说明
[0021]图1为本技术所述可视化管片
‑
土体位移模拟装置立体示意图；
[0022]图2为本技术所述可视化管片
‑
土体位移模拟装置俯视方向结构示意图；
[0023]图3为本技术所述模型箱示意图；
[0024]图4为本技术所述管片示意图；
[0025]图中：1、竖向载荷加载装置，2、注水口，3、模型箱，4、PIV板，5、连接片，6、推拉装置，7、管片，8、导轨，9、顶板。
具体实施方式
[0026]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0027]在技术的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明
[0028]为了能够模拟管片位移引起土体位移的状况，本实施公开一种可视化管片
‑
土体位移模拟装置，如图1
‑
4所示，其主要包括模型箱3、竖向载荷加载装置1、推拉装置6、导轨8和管片7。导轨8上设置有两条左右平行分布的导槽，进行试验的管片为半圆拱形结构。使管片的左右两底端滑动配合在两条导槽上，导槽宽度与管片底端的厚度一致，导槽的深度足以保证管片7在导槽中平稳移动。
[0029]模型箱3由前后左右四块侧板拼装而成，为了保证模型箱3的强度和能够观察内部变化，侧板选用透明高强树脂材质制作而成，左右两块侧板为矩形，并在左右两侧板外表面分别以粘接的方式固定有PIV板4用来观测土体位移。PIV板4是一种基于粒子图像测速法而追踪粒子运动轨迹的常规装置，因为属于本领域技术人知悉的内容，在此不详细描述。在前后两块侧板下部加工有与所述管片的外表面相吻合的半圆拱形的缺口，模型箱3通过缺口与管片的外表面配合组装，将模型箱3的左右两侧固定在导轨8上，从而使模型箱3与管片的外表面形成用于填充土体的容腔，然后在管片的外表面检测点上安装多个薄膜压力传感器（图中未显示），往容腔内填充土体，当在容腔内填充完土体后，在模型箱3的顶部配合有活动的顶板9，在顶板9上设置有注水口2，注水口2通过管道与常规的注水系统连接，用于给土体注入水，模拟土体的含水量。竖向载荷加载装置1连接顶板，通过顶板对土体施加竖向载荷，竖向载荷加载装置1可以选择千斤顶或者液压缸等常规加压装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可视化管片
‑
土体位移模拟装置，其特征在于，包括模型箱、竖向载荷加载装置、推拉装置、导轨和管片，所述导轨上设有两条平行的导槽，所述管片为半圆拱形结构，所述管片的左右两底端滑动配合在两条导槽上；所述模型箱由前后左右四块侧板拼装而成，所述侧板为透明材质；所述模型箱的前后侧板的下部设有与所述管片的外表面相吻合的半圆拱形的缺口，所述模型箱的左右两侧板外表面分别固定有PIV板；所述模型箱通过缺口与所述管片的外表面配合组装，所述模型箱的左右两侧固定在导轨上；所述模型箱与管片的外表面形成用于填充土体的容腔，当容腔填充土体后，所述模型箱的顶部配合有活动的顶板，所述顶板上设有注水口，所述竖向载荷加载装置通过顶板对土体施加竖向载荷；所述推拉装置连接所述管片的前端。2.根据权利要求1所述的可视化管片
‑
土体位...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昌言，靳军伟，孟祥瑞，历朋林，李明宇，袁鹏，李春林，苗孔杰，白坤，李海振，李高春，杨青林，王超，
申请(专利权)人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司，
类型：新型
国别省市：