隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的模具及安装方法技术

本发明专利技术涉及一种隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具及安装方法，包括：外层薄壳、内层薄壳和亚克力垫板，亚克力垫板上设有凹槽，外层薄壳套在内层薄壳外，外层薄壳和内层薄壳一端垂直插在亚克力垫板的凹槽内，内层薄壳从内到外包括数层筒状薄壳；包括步骤：组装内层薄壳、组装二次衬砌模具、浇筑二次衬砌、二次衬砌安装。本发明专利技术的有益效果是：通过粘贴在一起的数层薄片形成内层薄壳的各部件，通过改变薄片数量，可变化二次衬砌厚度，实现软弱围岩二次衬砌钢筋网的模拟，厚度定位准确，可实现快速拼装，多次循环使用；进行模型试验中二次衬砌可实现分段安装，使本发明专利技术可真实模拟现场二次衬砌的安装情况。模拟现场二次衬砌的安装情况。模拟现场二次衬砌的安装情况。

【技术实现步骤摘要】
隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的模具及安装方法


[0001]本专利技术属于隧道室内试验领域，尤其涉及一种隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具及安装方法。

技术介绍

[0002]地下工程地层条件的复杂性导致单纯依赖理论或数值模拟难以再现工程现场情况。物理模型试验将现场施工缩尺转移至实验室，为地下工程领域提供了新的实验手段，已在山岭隧道工程中广泛应用。模型试验的成功关键是，如何制作符合相似比的地层与支护材料。二次衬砌作为复合式衬砌的重要组成部分，缩尺二次衬砌制作的关键在于模具的开发。
[0003]目前，二次衬砌的模具研发仅仅是满足断面形状、易脱模、廉价材质等方面，然而，对于软弱围岩隧道的二次衬砌植入钢筋网，现有成果模具设计尚未体现这一工程实践中存在的重要支护结构。另外，隧道不同围岩等级的二次衬砌厚度一般不同，现有模具无法改变衬砌厚度，因此针对不同厚度的二次衬砌需制作多个模具，提高了材料成本。
[0004]二次衬砌的脱模问题仍然是老大难问题，现阶段并没有很好的解决，诸多模具没有做好分步拆模，一次拆模的二次衬砌面积过大，造成模型破裂的现象，产生较大的成本与时间浪费。另外，诸多成果将二次衬砌一次安装，与工程现场的分段安装有出入。
[0005]CN110142850A公布了一种隧道模型试验中多尺度衬砌结构预制模具，该模具包括第一结构主体和第二主体结构，一次脱模二次衬砌面积大，易造成模型破裂，模具无钢筋网相关部件，因此无法适应软弱围岩的二次衬砌模型制作。
[0006]申请号CN201810724207.1公开了一种真三维地质力学模型试验隧洞开挖二次衬砌结构制作方法，模具主要针对圆形隧道的管片，不适用于可变厚度的管片研发。
[0007]《岩石力学与工程学报》2013年第1期介绍了一种模拟深埋硬岩隧道开挖、支护及初期支护劣化过程的模型试验方法，这种模型试验方法对二次衬砌一次性施作，无法模拟实际隧洞施工中二次衬砌分段支护的过程。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具及安装方法。
[0009]这种隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具，包括：外层薄壳、内层薄壳和亚克力垫板，亚克力垫板上设有凹槽，外层薄壳套在内层薄壳外，外层薄壳和内层薄壳一端垂直插在亚克力垫板的凹槽内；靠近凹槽的一端外层薄壳和内层薄壳之间设有厚度固定圈，内层薄壳顶部端设有内圈固定玻璃，外层薄壳和内层薄壳之间设有钢丝网片；二次衬砌浇筑在外层薄壳和内层薄壳之间；
[0010]内层薄壳包括一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳，一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳均包括数层薄片，相邻两层薄片之
间粘贴连接；
[0011]厚度固定圈和凹槽上对应地分别开设有三号小孔和二号小孔，钢丝网片底端依次穿过三号小孔和二号小孔固定；内圈固定玻璃的底部端插在内层薄壳内，内圈固定玻璃顶部设有延伸板，延伸板搭在内层薄壳顶端上方。
[0012]作为优选：外层薄壳包括一号外层薄壳和二号外层薄壳，一号外层薄壳和二号外层薄壳均设有耳板，耳板上均开有一号小孔，一号外层薄壳和二号外层薄壳连接时两侧耳板上的一号小孔对齐，一号小孔内穿有螺栓，螺栓通过螺母固定；凹槽包括用于耳板插入的槽道。
[0013]作为优选：一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳包括的薄片数量相等，一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳相互连接后，同一层的薄片围合形成筒状薄壳，内层薄壳从内到外包括数层筒状薄壳。
[0014]作为优选：所述厚度固定圈的宽度与外层薄壳和内层薄壳之间的间隙匹配，存在数个不同宽度的厚度固定圈，分别对应包括不同层数筒状薄壳的内层薄壳；凹槽的宽度大于等于外层薄壳底部厚度、内层薄壳底部厚度和厚度固定圈宽度之和。
[0015]这种隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具的安装方法，包括以下步骤：
[0016]步骤一、组装内层薄壳：根据二次衬砌的厚度需要粘贴数层薄片分别形成一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳，将一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳相互连接形成内层薄壳；
[0017]步骤二、组装二次衬砌模具：将外层薄壳和内层薄壳竖直插在亚克力垫板的凹槽内，并在凹槽内的外层薄壳和内层薄壳之间安装固定圈；将钢丝网片插入外层薄壳和内层薄壳之间直至钢丝网片底部伸入凹槽内的二号小孔中固定，内层薄壳的顶部端安装内圈固定玻璃；
[0018]步骤三、浇筑二次衬砌：配制浆液并灌注到外层薄壳和内层薄壳之间，浇筑二次衬砌后养护，然后脱模得到二次衬砌；将二次衬砌一端钢丝网片伸出的部分截除；
[0019]步骤四、二次衬砌安装：在模型箱内填充土体，并开挖施作初期支护，首先将一个二次衬砌放置于模型箱内正面开挖方向的洞口处，随后将剩余的二次衬砌从模型箱背面依次放入。
[0020]作为优选：步骤一中，一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳之间的缝隙通过防水胶带封闭；步骤二中，外层薄壳和内层薄壳与亚克力垫板的连接处也通过防水胶带封闭。
[0021]作为优选：步骤三中，进行脱模时，首先摘除内层薄壳顶部的内圈固定玻璃，然后去除防水胶带，从一号内层薄壳、二号内层薄壳、三号内层薄壳和四号内层薄壳之间的缝隙剥离内层薄壳，然后拆除外层薄壳，完成二次衬砌的脱模。
[0022]作为优选：所述模型箱的正面和背面设有钢化玻璃，模型箱的左右和上下面均设有钢板，钢板与钢化玻璃连接的端面设有外伸条，外伸条通过螺钉固定在钢化玻璃上；模型箱背面的钢化玻璃上还设有用于放入二次衬砌的洞口。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1)本专利技术通过粘贴在一起的数层薄片形成内层薄壳的各部件，通过改变薄片数
量，可变化二次衬砌厚度，实现软弱围岩二次衬砌钢筋网的模拟，厚度定位准确，可实现快速拼装，多次循环使用。
[0025]2)本专利技术在模具底部设有厚度固定圈，顶部设有内圈固定玻璃，可以有效保证二次衬砌两端厚度浇筑均匀、不漏浆，脱模便利且基本不扰动二次衬砌，二次衬砌脱模后表面光滑，浇筑质量上佳。
[0026]3)本专利技术进行模型试验中二次衬砌可实现分段安装，二次衬砌成功的预制与安装给予模型试验的成功提供了有力支撑，使本专利技术可真实模拟现场二次衬砌的安装情况。
附图说明
[0027]图1为本专利技术二次衬砌模具立体图；
[0028]图2为本专利技术二次衬砌模具的亚克力垫板立体图；
[0029]图3为本专利技术二次衬砌模具的立体图内层薄壳立体图；
[0030]图4为本专利技术二次衬砌模具的立体图外层薄壳立体图；
[0031]图5为本专利技术二次衬砌模具的立体图外层薄壳正视图；
[0032]图6为本专利技术二次衬砌模具的厚度固定圈俯视图；
[0033]图7为本专利技术二次衬砌模具的内圈固定玻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具，其特征在于，包括：外层薄壳(2)、内层薄壳(3)和亚克力垫板(5)，亚克力垫板(5)上设有凹槽(6)，外层薄壳(2)套在内层薄壳(3)外，外层薄壳(2)和内层薄壳(3)一端垂直插在亚克力垫板(5)的凹槽(6)内；靠近凹槽(6)的一端外层薄壳(2)和内层薄壳(3)之间设有厚度固定圈(4)，内层薄壳(3)顶部端设有内圈固定玻璃(7)，外层薄壳(2)和内层薄壳(3)之间设有钢丝网片(18)；二次衬砌(1)浇筑在外层薄壳(2)和内层薄壳(3)之间；内层薄壳(3)包括一号内层薄壳(13)、二号内层薄壳(14)、三号内层薄壳(15)和四号内层薄壳(16)，一号内层薄壳(13)、二号内层薄壳(14)、三号内层薄壳(15)和四号内层薄壳(16)均包括数层薄片，相邻两层薄片之间粘贴连接；厚度固定圈(4)和凹槽(6)上对应地分别开设有三号小孔(19)和二号小孔(17)，钢丝网片(18)底端依次穿过三号小孔(19)和二号小孔(17)固定；内圈固定玻璃(7)的底部端插在内层薄壳(3)内，内圈固定玻璃(7)顶部设有延伸板，延伸板搭在内层薄壳(3)顶端上方。2.根据权利要求1所述的隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具，其特征在于：外层薄壳(2)包括一号外层薄壳(9)和二号外层薄壳(10)，一号外层薄壳(9)和二号外层薄壳(10)均设有耳板，耳板上均开有一号小孔(8)，一号外层薄壳(9)和二号外层薄壳(10)连接时两侧耳板上的一号小孔(8)对齐，一号小孔(8)内穿有螺栓(11)，螺栓(11)通过螺母(12)固定；凹槽(6)包括用于耳板插入的槽道。3.根据权利要求1所述的隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具，其特征在于：一号内层薄壳(13)、二号内层薄壳(14)、三号内层薄壳(15)和四号内层薄壳(16)包括的薄片数量相等，一号内层薄壳(13)、二号内层薄壳(14)、三号内层薄壳(15)和四号内层薄壳(16)相互连接后，同一层的薄片围合形成筒状薄壳，内层薄壳(3)从内到外包括数层筒状薄壳。4.根据权利要求3所述的隧道模型试验可变厚度植筋式二次衬砌的预制模具，其特征在于：所述厚度固定圈(4)的宽度与外层薄壳(2)和内层薄壳(3)之间的间隙匹配，存在数个不同宽度的厚度固定圈(4)，分别对应包括不同层数筒状薄壳的内层薄壳(3)；凹槽(6)的宽度大于等于外层薄壳(2)底部厚度、内层薄壳(3)底部厚度和厚度固定圈(4)宽度之和。...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建，黄金坤，丁智，杨新安，陈松强，郑祥隆，马明杰，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：