一种模拟土体开挖卸载的隧道掘进试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟土体开挖卸载的隧道掘进试验装置，涉及隧道掘进试验的技术领域，其主要包括隧道模型、支撑机构、升降机构和压力传感器；其中，升降机构利用支撑机构实现与隧道模型的连接固定，所以在各部件的相互传动下，此方案能够利用升降机构的液压缸伸缩变化实现隧道模型的升降控制，譬如当控制隧道模型下降时，则可模拟土体未开挖前的状态，然后转为控制隧道模型上升时，则可模拟土体开挖卸载现象，而且又由于压力传感器能够进行相应的压力监测，所以只需调控液压缸的伸缩程度，则可准确模拟不同土体开挖卸载重量的情况，即切实解决了现有实验装置无法精准模拟土体开挖卸载重量的问题。卸载重量的问题。卸载重量的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟土体开挖卸载的隧道掘进试验装置


[0001]本专利技术涉及隧道掘进试验的
，特别涉及一种模拟土体开挖卸载的隧道掘进试验装置。

技术介绍

[0002]近年来，盾构隧道广泛应用于地铁隧道的建设中。其中，由于盾构重量与开挖前土体重量存在差异，所以盾构施工过程中会产生开挖卸载现象，进而引起盾构下方产生土体回弹现象。
[0003]需要注意的，若由开挖卸载引起的土体回弹若不加以控制，则一方面会造成严重的工程地质灾害，如地面沉降等，另一方面，也可能会造成管片错台等现象影响施工安全及施工进度。因此，有必要开展室内试验，在隧道开挖施工过程中模拟土体开挖卸载的现象，更真实地模拟盾构施工过程中可能出现的现象，以确定实际工程中该如何选用施工参数。
[0004]而为了实现此目的，现有技术采用了在隧道衬砌内部布置水囊的方式实现模拟，譬如一开始隧道内部的水囊充满水，这将对隧道衬砌以及下方土体产生压力，当隧道掘进需要模拟开挖卸载时，排出水囊中的水，此时隧道衬砌以及下方土体受到的力就会消失，从而模拟了开挖卸载现象。
[0005]但是若采用水囊来进行模拟，由于水的密度远小于土体的密度，隧道内部的体积一定，则相同体积水的重量远小于土体的重量，所以并不能精确的模拟开挖卸载的重量。
[0006]为此，研发一种能够精准模拟土体开挖卸载重量的实验装置已成亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种模拟土体开挖卸载的隧道掘进试验装置，以解决现有实验装置无法精准模拟土体开挖卸载重量的问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种模拟土体开挖卸载的隧道掘进试验装置，包括隧道模型、支撑机构和升降机构；所述支撑机构包括中轴和支撑杆；所述中轴的轴向与所述隧道模型的轴向一致，所述中轴穿过所述隧道模型；至少一根所述支撑杆连接于所述中轴外壁与所述隧道模型的内壁之间；所述升降机构置于所述隧道模型外，所述升降机构包括连接座、基座、以及设于所述基座上的液压缸和压力传感器；所述连接座设于所述基座的上方，所述连接座与所述中轴连接；所述液压缸的伸缩端与所述连接座连接，所述液压缸用于驱动所述连接座升降移动；所述压力传感器设于所述连接座下方，所述压力传感器用于与所述连接座底部抵接进行压力监测。
[0009]在其中一个实施例中，所述中轴的两端均穿出至所述隧道模型外，且所述中轴的两端均连接有所述升降机构。
[0010]在其中一个实施例中，所述隧道掘进试验装置还包括模型箱，所述模型箱相对的两箱壁分别设有第一透明挡板和第二透明挡板，所述第一透明挡板上设有将其贯穿的第一
通孔，所述第二透明挡板上设有将其贯穿的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔的直径均大于所述中轴的直径；所述隧道模型设于所述模型箱内，所述隧道模型置于所述第一透明挡板与所述第二透明挡板之间；所述中轴的两端分别穿过所述第一通孔、所述第二通孔连接所述升降机构。
[0011]在其中一个实施例中，所述隧道模型的隧道壁设有将其贯穿的注浆孔，所述隧道模型的两隧道口分别遮盖有可伸缩形变的第一柔性密封板和第二柔性密封板；所述第一柔性密封板与所述第一透明挡板相对布置，所述第一柔性密封板上设有第一密封轴套；所述第二柔性密封板与所述第二透明挡板相对布置，所述第二柔性密封板上设有第二密封轴套；所述第一透明挡板上设有注浆接头，所述注浆接头穿过所述第一柔性密封板与所述注浆孔接通，所述注浆接头与所述第一柔性密封板之间为密封连接；所述中轴的两端分别与所述第一密封轴套和所述第二密封轴套插装，且所述中轴与所述第一通孔、所述第二通孔之间均为可活动的弹性密封连接。
[0012]在其中一个实施例中，所述第一柔性密封板的几何中心处设有第一轴孔，所述第二柔性密封板的几何中心处设有第二轴孔；所述第一密封轴套包括第一带孔内板、第一带孔外板和第一密封轴承，在所述隧道模型从内往外的方向上，所述第一带孔内板、所述第一轴孔和所述第一带孔外板依次布置为孔位同轴的状态，所述第一带孔内板、所述第一轴孔和所述第一带孔外板间为螺栓连接固定；所述第一密封轴承密封安装于所述第一带孔内板、所述第一轴孔和所述第一带孔外板的孔位内，所述第一密封轴承内密封套接有所述中轴；所述第二密封轴套包括第二带孔内板、第二带孔外板和第二密封轴承，在所述隧道模型从内往外的方向上，所述第二带孔内板、所述第二轴孔和所述第二带孔外板依次布置为孔位同轴的状态，所述第二带孔内板、所述第二轴孔和所述第二带孔外板间为螺栓连接固定；所述第二密封轴承密封安装于所述第二带孔内板、所述第二轴孔和所述第二带孔外板的孔位内，所述第二密封轴承内密封套接有所述中轴。
[0013]在其中一个实施例中，所述第一通孔内设有可伸缩形变的第三柔性密封板，所述第三柔性密封板上设有第三密封轴套，所述第三密封轴套内密封套接有所述中轴；所述第二通孔内设有可伸缩形变的第四柔性密封板，所述第四柔性密封板上设有第四密封轴套，所述第四密封轴套内密封套接有所述中轴。
[0014]在其中一个实施例中，所述第一通孔和所述第二通孔为台阶孔，所述隧道掘进试验装置还包括第一压环和第二压环；所述第三柔性密封板的周缘夹持于所述第一通孔的台阶面与所述第一压环之间，所述第一压环与所述第一通孔的台阶面之间为螺栓连接固定；所述第四柔性密封板的周缘夹持于所述第二通孔的台阶面与所述第二压环之间，所述第二压环与所述第二通孔的台阶面之间为螺栓连接固定。
[0015]在其中一个实施例中，所述第三柔性密封板的几何中心处设有第三轴孔，所述第四柔性密封板的几何中心处设有第四轴孔；所述第三密封轴套包括第三带孔内板、第三带孔外板和第三密封轴承，在所述隧道模型从内往外的方向上，所述第三带孔内板、所述第三轴孔和所述第三带孔外板依次布置为孔位同轴的状态，所述第三带孔内板、所述第三轴孔和所述第三带孔外板间为螺栓连接固定；所述第三密封轴承密封安装于所述第三带孔内板、所述第三轴孔和所述第三带孔外板的孔位内，所述第三密封轴承内密封套接有所述中轴；所述第四密封轴套包括第四带孔内板、第四带孔外板和第四密封轴承，在所述隧道模型
从内往外的方向上，所述第四带孔内板、所述第四轴孔和所述第四带孔外板依次布置为孔位同轴的状态，所述第四带孔内板、所述第四轴孔和所述第四带孔外板间为螺栓连接固定；所述第四密封轴承密封安装于所述第四带孔内板、所述第四轴孔和所述第四带孔外板的孔位内，所述第四密封轴承内密封套接有所述中轴。
[0016]在其中一个实施例中，多根所述支撑杆围绕所述中轴周侧布置，多根所述支撑杆均连接于所述中轴外壁与所述隧道模型内壁之间。
[0017]在其中一个实施例中，所述基座顶部设有导向法兰和竖向布置的立柱，所述立柱的顶部设有所述压力传感器，所述导向法兰内插装有竖向布置的导向杆，所述导向杆与所述连接座的底部连接固定。
[0018]本专利技术的有益效果如下：
[0019]由于所述液压缸的伸缩端与所述连接座连接，所述液压缸用于驱动所述连接座升降移动，所以在各部件的相互传动下，此方案能够利用液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟土体开挖卸载的隧道掘进试验装置，其特征在于，包括隧道模型、支撑机构和升降机构；所述支撑机构包括中轴和支撑杆；所述中轴的轴向与所述隧道模型的轴向一致，所述中轴穿过所述隧道模型；至少一根所述支撑杆连接于所述中轴外壁与所述隧道模型的内壁之间；所述升降机构置于所述隧道模型外，所述升降机构包括连接座、基座、以及设于所述基座上的液压缸和压力传感器；所述连接座设于所述基座的上方，所述连接座与所述中轴连接；所述液压缸的伸缩端与所述连接座连接，所述液压缸用于驱动所述连接座升降移动；所述压力传感器设于所述连接座下方，所述压力传感器用于与所述连接座底部抵接进行压力监测。2.根据权利要求1所述的隧道掘进试验装置，其特征在于，所述中轴的两端均穿出至所述隧道模型外，且所述中轴的两端均连接有所述升降机构。3.根据权利要求2所述的隧道掘进试验装置，其特征在于，所述隧道掘进试验装置还包括模型箱，所述模型箱相对的两箱壁分别设有第一透明挡板和第二透明挡板，所述第一透明挡板上设有将其贯穿的第一通孔，所述第二透明挡板上设有将其贯穿的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔的直径均大于所述中轴的直径；所述隧道模型设于所述模型箱内，所述隧道模型置于所述第一透明挡板与所述第二透明挡板之间；所述中轴的两端分别穿过所述第一通孔、所述第二通孔连接所述升降机构。4.根据权利要求3所述的隧道掘进试验装置，其特征在于，所述隧道模型的隧道壁设有将其贯穿的注浆孔，所述隧道模型的两隧道口分别遮盖有可伸缩形变的第一柔性密封板和第二柔性密封板；所述第一柔性密封板与所述第一透明挡板相对布置，所述第一柔性密封板上设有第一密封轴套；所述第二柔性密封板与所述第二透明挡板相对布置，所述第二柔性密封板上设有第二密封轴套；所述第一透明挡板上设有注浆接头，所述注浆接头穿过所述第一柔性密封板与所述注浆孔接通，所述注浆接头与所述第一柔性密封板之间为密封连接；所述中轴的两端分别与所述第一密封轴套和所述第二密封轴套插装，且所述中轴与所述第一通孔、所述第二通孔之间均为可活动的弹性密封连接。5.根据权利要求4所述的隧道掘进试验装置，其特征在于，所述第一柔性密封板的几何中心处设有第一轴孔，所述第二柔性密封板的几何中心处设有第二轴孔；所述第一密封轴套包括第一带孔内板、第一带孔外板和第一密封轴承，在所述隧道模型从内往外的方向上，所述第一带孔内板、所述第一轴孔和所述第一带孔外板依次布置为孔位同轴的状态，所述第一带孔内板、所述第一轴孔和所述第一带孔外板间为螺栓连接固定；所述第一密封轴承密封安装于所述第一带孔内板、所述第一轴孔和所述第一带孔外板的孔位内，所述第一密封轴承内密封套接有所述中轴；所述第二密封轴套包括第二带孔内板...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵辰洋，陈乐，林沛元，陈瑜，林存刚，覃小纲，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：