本实用新型专利技术公开了一种盾构隧道突涌致灾离心机试验装置及系统，该试验装置包括发生隧道突涌试验的模型箱和隧道模型。所述模型箱为顶部敞口的箱体结构，所述模型箱中设置有竖直设置的挡水隔板，将模型箱分隔为第一箱室和第二箱室；所述第一箱室中设置有两块平行间隔设置的透水板，两块透水板中间区域为土槽，透水板另一侧为水槽；所述隧道模型一端埋设于土槽中且端头封闭设置，另一端伸入第二箱室且端头敞口设置；所述的隧道模型由若干个圆环纵向拼接而成，隧道模型在位于土槽内的部分至少有一个圆环为带流失缝圆环。该试验装置及系统能够模拟在不同水位、地层条件、隧道埋深、管片流失缝尺寸及位置等各种工况下的隧道突涌致灾机理。理。理。
【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道突涌致灾离心机试验装置及系统
[0001]本技术涉及一种盾构隧道突涌试验，具体涉及一种盾构隧道突涌致灾离心机试验装置及系统。
技术介绍
[0002]盾构隧道由于具有机械化程度高，施工安全快速，以及对地面交通的干扰较小等优点，已成为城市轨道交通系统的主要结构形式。然而在饱和粉砂土地层中，由于盾构隧道具有拼装多缝的特点，加上隧道施工和运营面临着复杂地层环境等问题，盾构隧道中往往容易发生水土渗漏问题，甚至对盾构隧道的结构安全产生威胁以及引起地面塌陷，进而造成巨大的环境影响和经济损失。因此需要对盾构隧道突涌致灾现象及其机理展开试验研究，观察隧道突涌致灾现象的演化规律。
[0003]现有方法也给出了一些解决方案，但流失缝尺寸及位置难以灵活设置，无法考虑不同尺寸的流失孔对隧道突涌致灾机理的影响。另外，现有技术均为缩尺模型试验，隧道结构内力和土体应力状态的变化范围很小，无法同时满足原型的土体应力水平和隧道边界条件的要求，因此无法对隧道突涌致灾机理做出真实的判断和分析。
技术实现思路
[0004]本技术针对上述现有技术的流失缝尺寸及位置难以灵活设置，提出一种盾构隧道突涌致灾离心机试验装置及系统，用于模拟在不同水位、地层条件、隧道埋深、管片流失缝尺寸及位置等各种工况下的隧道突涌致灾机理。
[0005]为解决以上技术问题，本技术包括如下技术方案：
[0006]一种盾构隧道突涌致灾离心机试验装置，包括发生隧道突涌试验的模型箱和隧道模型；
[0007]所述模型箱为顶部敞口的箱体结构，所述模型箱中设置有竖直设置的挡水隔板，所述挡水隔板将模型箱分隔为第一箱室和第二箱室；
[0008]所述第一箱室中设置有两块平行间隔设置的透水板，透水板两端分别与模型箱的侧壁、挡水隔板密封设置，透水板的底部与模型箱底部密封设置；两块透水板中间区域为土槽，透水板与模型箱侧壁之间区域为水槽；
[0009]在位于土槽部分的所述挡水隔板上设置有圆孔，所述隧道模型一端埋设于土槽中且端头封闭设置，另一端穿过所述圆孔并伸入第二箱室且端头敞口设置；
[0010]所述的隧道模型由若干个圆环纵向拼接而成，隧道模型在位于土槽内的部分至少有一个圆环为带流失缝圆环。
[0011]进一步，所述透水板上设置有若干孔洞，所述孔洞中填充透水石。
[0012]进一步，所述带流失缝圆环由若干块环片环向依次拼接并形成缺口，所述缺口处为流失缝，所述流失缝处设置有能够拔出的橡胶塞。
[0013]相应地，本申请提供了一种盾构隧道突涌致灾离心机试验系统，包括所述的盾构
隧道突涌致灾离心机试验装置，还包括激光位移传感器、照相设备、流失泥砂测量组件、孔隙水压力计及土压计、隧道结构内力测量装置和采集终端；
[0014]所述流失泥砂测量组件位于盾构隧道突涌致灾离心机试验装置的第二箱室中，用于测量流失的土和水的质量；
[0015]激光位移传感器安装在模型箱正上方，沿着隧道模型中心轴线向两侧等间距对称布设，用于测量土槽内地表沉降变形；所述的激光位移传感器与采集终端连接，能够将沉降数据传给采集终端；
[0016]所述孔隙水压力计及土压计沿着隧道模型四周等角度均匀布设，并与采集终端连接，用于测量土体孔隙水压力和土压力；
[0017]所述隧道结构内力测量装置包括应变片，所述应变片与采集终端连接，用于测量隧道模型内外两侧的应变；
[0018]所述的照相设备用于观察土体表面和深层土体的颗粒位移情况，并将影像数据传给采集终端。
[0019]进一步，所述流失泥砂测量组件包括水土分离仓、一号电子秤、集水器和二号电子秤；
[0020]所述水土分离仓位于所述隧道模型敞口端下方，所述一号电子秤设置在所述水土分离仓的下方并用于称重所述水土分离仓中的水土混合物的质量；所述水土分离仓中的水分离后流入集水器中，所述二号电子秤设置在集水器下方，用于称重水的质量；且一号电子秤和二号电子秤分别与所述采集终端连接，一号电子秤和二号电子秤可以实时将土和水流失数据传至采集终端。
[0021]进一步，所述流失泥砂测量组件还包括水泵和导管，集水器中的水通过水泵和导管重新输入至水槽。
[0022]进一步，所述水土分离仓一侧壁上设置若干透水石，水土分离仓内的水通过透水石过滤后流入集水器中。
[0023]进一步，所述应变片贴在隧道模型内测和外侧，采用1/4桥连接，每环的内外侧各均匀布置8个；沿着隧道模型纵向每隔2环的圆环布置应变片。
[0024]进一步，所述照相设备包括两台摄像机，所述模型箱的正面和上方分别设置一台摄像机。
[0025]进一步，模型箱侧壁采用透明玻璃，土槽处的玻璃表面涂抹有凡士林。
[0026]本技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本申请提供的盾构隧道突涌致灾离心机试验装置，通过透水板可以使水槽中的水进入土槽中，并能控制水位高度，土体在水力梯度作用下，通过流失缝涌入隧道内部，试验中突涌流失的泥砂可以沿着隧道模型流入第二箱室中，从而模拟隧道突涌现象，该试验装置用于模拟在不同水位、地层条件、隧道埋深、管片流失缝尺寸及位置等各种工况下的隧道突涌致灾机理，为解决隧道突涌致灾问题提供理论基础。本申请提供的盾构隧道突涌致灾离心机试验系统在试验过程中可以观测隧道内力变形，可以直接观测并记录深层土体位移、隧道突涌状态等具体破坏情况，同时模型中的监测系统可以实时得到土体应力场和孔压场、隧道内力等参数的演化，为更加准确分析隧道突涌致灾机理提供基础，而且实验中可以达到数据采集的自动化。
附图说明
[0027]图1为本技术一实施例中的盾构隧道突涌致灾离心机试验装置的结构示意图；
[0028]图2为本技术一实施例中的盾构隧道突涌致灾离心机试验系统的结构示意图；
[0029]图3为本技术一实施例中的盾构隧道突涌致灾离心机试验系统的侧视图；
[0030]图4为本技术一实施例中的盾构隧道突涌致灾离心机试验系统的后视图。
[0031]图中标号如下：
[0032]10
‑
模型箱；11
‑
挡水隔板；12
‑
第一箱室；13
‑
第二箱室；14
‑
透水板；15
‑
土槽；16
‑
水槽；17
‑
透水石；18
‑
溢流孔；
[0033]20
‑
隧道模型；21
‑
带流失缝圆环；22
‑
橡胶塞；
[0034]30
‑
激光位移传感器；31
‑
照相设备；32
‑
孔隙水压力计及土压计；33
‑
隧道结构内力测量装置；
[0035]40
‑
流失泥砂测量组件；41
‑
水土分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道突涌致灾离心机试验装置，其特征在于，包括发生隧道突涌试验的模型箱和隧道模型；所述模型箱为顶部敞口的箱体结构，所述模型箱中设置有竖直设置的挡水隔板，所述挡水隔板将模型箱分隔为第一箱室和第二箱室；所述第一箱室中设置有两块平行间隔设置的透水板，透水板两端分别与模型箱的侧壁、挡水隔板密封设置，透水板的底部与模型箱底部密封设置；两块透水板中间区域为土槽，透水板与模型箱侧壁之间区域为水槽；在位于土槽部分的所述挡水隔板上设置有圆孔，所述隧道模型一端埋设于土槽中且端头封闭设置，另一端穿过所述圆孔并伸入第二箱室且端头敞口设置；所述的隧道模型由若干个圆环纵向拼接而成，隧道模型在位于土槽内的部分至少有一个圆环为带流失缝圆环。2.如权利要求1所述的盾构隧道突涌致灾离心机试验装置，其特征在于，所述透水板上设置有若干孔洞，所述孔洞中填充透水石。3.如权利要求1所述的盾构隧道突涌致灾离心机试验装置，其特征在于，所述带流失缝圆环由若干块环片环向依次拼接并形成缺口，所述缺口处为流失缝，所述流失缝处设置有能够拔出的橡胶塞。4.一种盾构隧道突涌致灾离心机试验系统，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的盾构隧道突涌致灾离心机试验装置，还包括激光位移传感器、照相设备、流失泥砂测量组件、孔隙水压力计及土压计、隧道结构内力测量装置和采集终端；所述流失泥砂测量组件位于盾构隧道突涌致灾离心机试验装置的第二箱室中，用于测量流失的土和水的质量；激光位移传感器安装在模型箱正上方，沿着隧道模型中心轴线向两侧等间距对称布设，用于测量土槽内地表沉降变形；所述的激光位移传感器与采集终端连接，能够将沉降数据传给采集终端；所述孔隙水压力计及土压计沿着隧道模型四周等角度均匀布设，...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢小创，陈峰军，许抒，程子聪，周泉吉，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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