本实用新型专利技术涉及结构力学性能测试领域，特别涉及一种用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置。其包括试验箱体、试验盾构隧道模型、荷载施加模块，试验箱体由底座、左侧板、右侧板、盖板、试验观测窗口构成，左侧板和右侧板的底部固定连接在底座上，盖板固定连接在左侧板和右侧板的顶部，左侧板和右侧板的前后两端均连接试验观测窗口，试验箱体的内腔填充有土体，试验盾构隧道模型放置在土体中间，试验箱体的底部和顶部分别连接有荷载施加模块，荷载施加模块分别对接土体的底部和顶部并对土体施加纵向荷载。可在试验箱内添加不同的土体颗粒，模拟真实的盾构隧道与土体的相互作用；采用多组荷载施加模块，可对试验盾构隧道施加不均匀的纵向荷载。纵向荷载。纵向荷载。
【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置
[0001]本技术涉及结构力学性能测试领域，特别涉及一种用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置。
技术介绍
[0002]城市轨道交通是采用专门的轨道结构进行车辆承载的交通系统，主要包括地铁系统、轻轨系统、单轨系统和磁浮系统等。其中，地铁系统因其具有运量大、快速、准时、便捷、安全等优点，成为促进经济社会可持续发展的一个很好的选择。由于盾构法机械化程度高，施工进度快，具有成本效益高和对周围土体扰动小的特点，被广泛应用在城市地铁隧道的建设中。盾构隧道是由大量的管片拼接而成，所以盾构隧道会存在大量的接缝，而接缝的存在直接削弱了盾构隧道的纵向刚度。盾构隧道在长期的运行中，难免会受到周围地层变化的影响，从而导致盾构隧道发生纵向变形。其中，邻近施工作业导致盾构隧道纵向变形过大的安全问题逐渐突出，对盾构隧道的结构安全和地铁的正常运营造成严重的影响。因此，对于盾构隧道纵向变形的研究至关重要，有必要提出一种盾构隧道纵向变形的试验装置。
[0003]中国专利CN109269900B公开了一种用于多环盾构隧道结构的地层模拟及加载试验装置，包括自平衡持荷模块和地层模拟及抗力加载模块，其中，自平衡持荷模块包括环箍梁、圆形挡板、中心环和立柱，环箍梁、圆形挡板和中心环同心设置构成外、中、里三层持荷构架，地层模拟及抗力加载装置设置有刚性推力构造和荷载分配板，可以模拟隧道结构在不同地层条件、施工工况及各种拼装条件下隧道结构与地层土体间的相互作用，以及土体抗力的非线性特性，同时可较好地将千斤顶推力转化为均布荷载。
[0004]中国专利CN109060551A公开了一种盾构管片环三维受荷模型试验设备及其加载装置，加载装置包括反力支架，反力支架上设置有一个或两个以上沿模型管片轴向布置的加载机构，各加载机构均包括多个沿周向间隔布置的用于向对应模型管片进行径向加载的弹簧加载单元，各弹簧加载单元均包括安装套筒及设置于安装套筒中的加载弹簧，能够模拟受局部超载作用管片的受力和变形。
[0005]中国专利CN114577612A公开了一种模拟盾构隧道环缝力学性能的试验装置及试验方法，试验装置包括试验台座、设在试验台座上的衬砌环和纵向加载装置，通过环向抱箍模拟隧道所承受的径向地层围压；在中间一组环圈的抱箍支承座下端悬挂重物，能够简便的完成横向剪力加载与量测；通过千斤顶施加顶推（拉）力，由分布式弹簧转换为作用在衬砌上的不均匀压（拉）力，实现盾构隧道纵向压（拉）弯加载；以上三者共同作用，可方便地实现拉压弯剪组合作用下的环缝力学性能测试。
[0006]中国专利CN113959856A公开了一种模拟盾构隧道纵向抗弯性能的试验装置，包括隧道衬砌、环型钢架、U型夹具、千斤顶，以3D打印方式预制盾构隧道衬砌模型，将其置于环型钢架中，通过对穿螺栓和U型夹具对隧道衬砌施加预紧力，能够有效模拟隧道衬砌承担的径向地层压力和轴向压力，通过千斤顶施加顶推力使得各榀环型钢架之间相互张开，从而带动各衬砌环之间相互张开，模拟隧道衬砌的纵向受弯工况。
[0007]中国专利CN217954126U公开了一种一体式盾构隧道模型纵向加载试验设备，包括持荷模块、地基土弹簧模拟模块及加载模块，具有可通过伺服液压系统模拟不同的荷载工况，可模拟不同相似比、管片尺寸、拼装方式以及管片环数的盾构隧道纵向变形破坏机理与加固效果模型试验，并通过钢弹簧模拟隧道结构与下卧地层的相互作用，考虑了在隧道纵向变形过程中，地基土的反力作用等优点。
[0008]但上述专利存在以下问题：
[0009]专利CN109269900B和专利CN109060551A分别提出了盾构管片环三维受荷模型试验设备和多环盾构隧道结构的地层模拟及加载试验装置，利用的弹簧单元提出了不同的地层反力模拟单元，试验装置主要用于研究盾构隧道的横向变形特性。
[0010]专利CN114577612A和专利CN113959856A分布提出了模拟盾构隧道环缝力学性能的试验装置和模拟盾构隧道纵向抗弯性能的试验装置，试验装置主要用于研究盾构隧道的抗弯刚度，但该装置尚未考虑地层土体对隧道的约束作用。
[0011]专利CN217954126U提出一种一体式盾构隧道模型纵向加载试验设备，在顶部利用持荷模块对盾构隧道进行加载，在底部设置地基弹簧来模拟地层反力，可对盾构隧道施加纵向不均匀荷载，但该装置尚未能实现模拟土体对盾构隧道的约束作用。
技术实现思路
[0012]本技术提供一种用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置，旨在用于研究盾构隧道在不均匀荷载作用下的纵向变形特性。
[0013]本技术提供一种用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置，包括试验箱体、试验盾构隧道模型、荷载施加模块，所述试验箱体由底座、左侧板、右侧板、盖板、试验观测窗口构成，所述左侧板和右侧板的底部固定连接在底座上，所述盖板固定连接在左侧板和右侧板的顶部，所述左侧板和右侧板的前后两端均连接试验观测窗口，所述试验箱体的内腔填充有土体，所述试验盾构隧道模型放置在土体中间，所述试验箱体的底部和顶部分别连接有荷载施加模块，所述荷载施加模块的分别对接土体的底部和顶部并对土体施加纵向荷载。
[0014]作为本技术的进一步改进，所述荷载施加模块包括千斤顶和垫块，所述垫块连接在千斤顶的输出轴，所述千斤顶固定在试验箱体的下方或盖板上，所述垫块对接土体的底部或顶部。
[0015]作为本技术的进一步改进，所述试验观测窗口设有模型装配凹槽，所述试验盾构隧道模型两端分别设置在模型装配凹槽内。
[0016]作为本技术的进一步改进，所述试验观测窗口包括窗口框架和透明挡板，所述透明挡板连接在窗口框架中间，所述窗口框架固定连接左侧板和右侧板，所述透明挡板覆盖住土体的区域。
[0017]作为本技术的进一步改进，用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置还包括土压力传感器，所述土压力传感器放置在土体内。
[0018]作为本技术的进一步改进，用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置还包括模型试验传感器，所述模型试验传感器连接在试验盾构隧道模型上。
[0019]作为本技术的进一步改进，所述模型试验传感器包括应变片、位移计、光纤光
栅。
[0020]作为本技术的进一步改进，所述左侧板和右侧板的内侧壁为圆弧形，所述左侧板和右侧板构成填充土样的试验箱体内腔。
[0021]作为本技术的进一步改进，用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置包括高强度的紧固件，所述底座、左侧板、右侧板、盖板、试验观测窗口之间均通过紧固件固定连接。
[0022]作为本技术的进一步改进，所述试验箱体的底部和顶部均连接有多个荷载施加模块，多个荷载施加模块依次排列在土体的底部和顶部。
[0023]本技术的有益效果是：本模拟盾构隧道纵向变形的试验装置可根据试验研究的实际需求在试验箱内添加不同的土体颗粒，能够尽可能真实的模拟盾构隧道与土体的相互作用；采用多组独立控制的荷载施加模块，可对试验盾构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置，其特征在于，包括试验箱体、试验盾构隧道模型、荷载施加模块，所述试验箱体由底座、左侧板、右侧板、盖板、试验观测窗口构成，所述左侧板和右侧板的底部固定连接在底座上，所述盖板固定连接在左侧板和右侧板的顶部，所述左侧板和右侧板的前后两端均连接试验观测窗口，所述试验箱体的内腔填充有土体，所述试验盾构隧道模型放置在土体中间，所述试验箱体的底部和顶部分别连接有荷载施加模块，所述荷载施加模块的分别对接土体的底部和顶部并对土体施加纵向荷载。2.根据权利要求1所述用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置，其特征在于，所述荷载施加模块包括千斤顶和垫块，所述垫块连接在千斤顶的输出轴，所述千斤顶固定在试验箱体的下方或盖板上，所述垫块对接土体的底部或顶部。3.根据权利要求1所述用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置，其特征在于，所述试验观测窗口设有模型装配凹槽，所述试验盾构隧道模型两端分别设置在模型装配凹槽内。4.根据权利要求1所述用于模拟盾构隧道纵向变形的试验装置，其特征在于，所述试验观测窗口包括窗口框架和透明挡板，所述透明挡板...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈锋，陈伟杰，高望，苏栋，杨腾宇，沈翔，
申请(专利权)人：佛山市建盈发展有限公司，
类型：新型
国别省市：
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