【技术实现步骤摘要】
变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置及试验方法
[0001]本专利技术涉及隧道支护试验
，特别是涉及一种变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置及试验方法。
技术介绍
[0002]随着我国隧道的大规模修建，工程地质条件愈加复杂多样。在超大埋深、极高地应力和极破碎地层等复杂的应力环境下开展隧道工程活动，面临着围岩大变形诱发的隧道围岩失稳、结构失效等工程灾害风险。为保障复杂地层和应力环境下隧道工程的安全快速施工，开展隧道围岩支护刚度协同设计理论的研究显得极为迫切和必要。多功能变刚度开挖支护体系的室内物理模型试验是分析围岩支护刚度协同效应、变刚度支护对围岩变形影响规律等的重要手段，也是隧道刚度设计理论研究中数值计算、力学分析结果的重要验证和补充，在整个研究环节中具有至关重要的作用。
[0003]目前现有的隧道结构变形受力加载模拟试验台架，如：山东大学围岩支护试验台，研究对低等级围岩进行锚杆锚索加固后的力学特性模拟；武汉大学隧道围岩力学特性模拟试验台，研究高地应力情况下软弱围岩的注浆特性及效果；武汉岩土所深部巷道动载破坏试...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：包括：主体框架；模型仓，所述模型仓固定设置于所述主体框架，所述模型仓用于放置岩体材料；多个沿第一方向分布的监测加载单元，所述监测加载单元的一端连接于所述主体框架的顶部，另一端用于与对所述模型仓的所述岩体材料的顶部施加荷载力；以及多个沿第一方向分布的变刚度支护开挖单元，所述变刚度支护开挖单元包括支护开挖柱、摩擦片和推力器，所述支护开挖柱的顶部用于与所述岩体材料底部接触，所述支护开挖柱穿过所述主体框架底部，所述摩擦片用于与所述支护开挖柱侧壁接触并能够顶紧所述支护开挖柱，所述推力器与所述摩擦片连接并能够对所述摩擦片施加不同的荷载。2.根据权利要求1所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：还包括多个第一沉降式位移计，各所述支护开挖柱的底部均固定连接一个所述第一沉降式位移计，所述第一沉降式位移计用于监测所述支护开挖柱的竖向位移。3.根据权利要求2所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：还包括推力杆，所述推力杆的一端与所述摩擦片能够拆卸地连接，另一端与所述推力器的输出件固定连接。4.根据权利要求3所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：所述主体框架包括框架支柱、两个竖向连接架、顶部反力框架和底部反力框架，两个所述竖向连接架、所述顶部反力框架和所述底部反力框架呈环形设置，所述框架支柱设置于所述底部反力框架的底部，所述模型仓设置于述顶部反力框架和所述底部反力框架之间且两端分别与两个所述竖向连接架固定连接。5.根据权利要求3所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：所述摩擦片呈半环形且所述摩擦片的内径与所述支护开挖柱的外径相等。6.根据权利要求5所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：所述变刚度支护开挖单元还包括智能监测控制系统，所述智能监测控制系统与所述推力器信号连接，用于控制所述推力器施加于所述推力杆的力的大小。7.根据权利要求4所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：所述监测加载单元包括加载监测油缸、推力板和第二沉降式位移计，所述加载监测油缸的顶部与所述顶部反力框架固定连接，所述加载监测油缸的底部的输出件与所述推力板固定连接，所述推力板用于与所述岩体材料接触，所述加载监测油缸和所述推力板的中部设置有位移计放置槽，所述第二沉降式位移计穿过所述位移计放置槽，且所述第二沉降式位移计的底部与所述岩体材料接触。8.根据权利要求7所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置，其特征在于：还包括弹性体放置仓和弹性体，所述弹性体放置仓设置于所述底部反力框架的上方且用于放置所述弹性体，所述弹性体用于将各所述支护开挖柱连接用于在纵向上传递各所述支护开挖柱之间的荷载以模拟所述支护结构纵向受力。9.一种使用如权利要求1～8所述的变刚度隧道开挖支护过程的模型试验装置的试验方法，其特征在于：包括如下步...
【专利技术属性】
技术研发人员：张顶立，陈文博，陈炫皓，苑兆海，孙振宇，洪学飞，卢松，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。