【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地底施工研究领域，尤其涉及一种土压盾构开挖面模型试验装置。
技术介绍
1、随着中国的社会经济发展及城镇化率的提升，城市交通的通行压力日益增大，为了缓解缓解交通压力，增设快速路、提升运送效率高的公共交通（比如地铁）的占比成为最佳选择，而无论选择何种方式缓解交通压力，在城市中开设隧道成为众多城市需要研究的课题。
2、在种类繁多的隧道施工方法中，盾构法具有对周围环境影响小、施工速度快、机械化程度高、自动化程度高、复杂地质条件下安全性高等优点，因此盾构法成为隧道施工的首选方法。传统盾构法的工作流程是首先设立工作井，依靠工作井中的设备来实现盾构机的始发和接收。但随着城市快速发展，地下线网日益密集，需要在更复杂地址条件的位置设置工作井，这导致在施工过程中更可能发生施工事故，根据统计资料，约70%的盾构施工事故发生在工作井始发阶段或接收阶段。基于此，工程人员提出了一种不需要设立工作井的地面出入式盾构法，该工法包含地面始发及接收掘进段，盾构机需要采用超常规大纵坡路线以实现特定掘进距离内到达指定土层埋深，能够适应更复杂的地址条件。
3、但是地面出入式盾构法也存在问题：相较于水平掘进工况，盾构机沿大纵坡掘进更易引起浅层土体扰动，加剧了开挖面失稳的风险甚至是大面积地表塌陷的风险。出现上述风险的原因比较复杂，其中一个原因是对现有的土压盾构开挖面的失稳模式、力学行为特性及工程应用等方面的研究模型中，研究人员主要采用水平掘进工况简化纵坡开挖面失稳问题，并直接采用支护压力判定土舱压力设定标准，而这种简化研究的方法，带来了
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够尽可能真实地模拟工况、能够考虑到“渗流作用下大纵坡盾构开挖面失稳诱发地层塌陷规律”和“土压盾构开挖面土舱渣土荷载传递规律”两个因素的土压盾构开挖面模型试验装置。
2、技术方案：本专利技术所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，包括隧道模型，所述隧道模型中空，隧道模型的一端设置开口，控制电机的输出端固定设置推板，所述推板与隧道模型的空腔的内壁滑动连接，推板与隧道模型底部围构的空腔用于填装砂土或者金属构件，以模拟土舱支护结构或全刚性支护结构两种支护结构的工况；隧道模型的外壁与提升装置转动连接，隧道模型的下方设置储水柜，渗水管的一端伸入所述储水柜，所述渗水管的另一端穿过推板伸入推板与隧道模型底部围构的空腔内。
3、进一步地，所述提升装置包括设置在隧道模型上方的横向固定杆和纵向滑动杆，所述纵向滑动杆的底端与隧道模型的外壁转动连接，所述横向固定杆和纵向滑动杆滑动连接。
4、进一步地，所述隧道模型的上方横向设置若干个出水板，每个所述出水板的底部或者侧部设置若干个出水孔，出水板的进口通过水管与进水箱相通。
5、进一步地，还包括水泵，所述水泵的进口与储水柜相通，所述水泵的出口与进水箱相通。
6、进一步地，还包括模型箱，所述模型箱由四个侧板和一个顶板围构而成，模型箱座设在储水柜的顶板上，所述控制电机、提升装置分别与模型箱的侧板固定连接；所述出水板与模型箱的顶板固定连接；所述隧道模型可拆卸设置在模型箱的空腔内；所述储水柜的顶板上开设若干个进水孔。
7、进一步地，所述模型箱的任意一个侧板上设置若干个不同高度的控水位孔，所述若干个控水位孔分别通过落水管与储水柜的内腔相通，所述落水管上分别设置开关阀。不同高度的控水位孔及落水管用于控制模型箱内的水位高度。
8、进一步地，所述所述模型箱的顶部设置用于投放颜料的颜料投放器，以方便对水染色后追踪水的流向。
9、进一步地，所述模型箱的任意一个或多个侧板由透明材料制成，以方便操作人员观察隧道模型内的实验情况。
10、进一步地，所述隧道模型呈半圆柱体。隧道模型是由透明材料制成，以方便操作人员观察隧道模型内的实验情况。
11、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：1、推板与隧道模型底部围构的空腔可以填装砂土或者金属构件，从而能够模拟土舱支护结构或全刚性支护结构两种支护结构的工况，从而间接模拟出盾构机在空舱及满舱两种极端工况下的情况，从而达到研究“土压盾构开挖面土舱渣土荷载传递规律”的课题；2、隧道模型的上方设置出水板，渗水管的一端伸入储水柜，渗水管的另一端伸入穿过推板伸入推板与隧道模型底部围构的空腔内，从而模拟渗水工况，达到研究“渗流作用下大纵坡盾构开挖面失稳诱发地层塌陷规律”的课题。
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1.一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：包括隧道模型（10），所述隧道模型（10）中空，隧道模型（10）的一端设置开口，控制电机（7）的输出端固定设置推板（701），所述推板（701）与隧道模型（10）的空腔的内壁滑动连接，推板（701）与隧道模型（10）底部围构的空腔用于填装砂土或者金属构件，以模拟土舱支护结构或全刚性支护结构两种支护结构的工况；隧道模型（10）的外壁与提升装置转动连接，隧道模型（10）的下方设置储水柜（6），渗水管（11）的一端伸入所述储水柜（6），所述渗水管（11）的另一端穿过推板（701）伸入推板（701）与隧道模型（10）底部围构的空腔内。
2.根据权利要求1所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述提升装置包括设置在隧道模型（10）上方的横向固定杆（8）和纵向滑动杆（9），所述纵向滑动杆（9）的底端与隧道模型的（10）外壁转动连接，所述横向固定杆（8）和纵向滑动杆（9）滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述隧道模型（10）的上方横向设置若干个出水板（3），每个所述
4.根据权利要求3所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：还包括水泵（1），所述水泵（1）的进口与储水柜（6）相通，所述水泵（1）的出口与进水箱（2）相通。
5.根据权利要求1所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：还包括模型箱（12），所述模型箱（12）由四个侧板和一个顶板围构而成，模型箱（12）座设在储水柜（6）的顶板上，所述控制电机（7）、提升装置分别与模型箱（12）的侧板固定连接；所述出水板（3）与模型箱（12）的顶板固定连接；所述隧道模型（10）可拆卸设置在模型箱（12）的空腔内；所述储水柜（6）的顶板上开设若干个进水孔。
6.根据权利要求5所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述模型箱（12）的任意一个侧板上设置若干个不同高度的控水位孔，所述若干个控水位孔分别通过落水管（5）与储水柜（6）的内腔相通，所述落水管（5）上分别设置开关阀。
7.根据权利要求5所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述所述模型箱（12）的顶部设置用于投放颜料的颜料投放器（4）。
8.根据权利要求5所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述模型箱（12）的任意一个或多个侧板由透明材料制成，以方便操作人员观察隧道模型（10）内的实验情况。
9.根据权利要求1所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述隧道模型（10）呈半圆柱体。隧道模型（10）是由透明材料制成，以方便操作人员观察隧道模型（10）内的实验情况。
...【技术特征摘要】
1.一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：包括隧道模型（10），所述隧道模型（10）中空，隧道模型（10）的一端设置开口，控制电机（7）的输出端固定设置推板（701），所述推板（701）与隧道模型（10）的空腔的内壁滑动连接，推板（701）与隧道模型（10）底部围构的空腔用于填装砂土或者金属构件，以模拟土舱支护结构或全刚性支护结构两种支护结构的工况；隧道模型（10）的外壁与提升装置转动连接，隧道模型（10）的下方设置储水柜（6），渗水管（11）的一端伸入所述储水柜（6），所述渗水管（11）的另一端穿过推板（701）伸入推板（701）与隧道模型（10）底部围构的空腔内。
2.根据权利要求1所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述提升装置包括设置在隧道模型（10）上方的横向固定杆（8）和纵向滑动杆（9），所述纵向滑动杆（9）的底端与隧道模型的（10）外壁转动连接，所述横向固定杆（8）和纵向滑动杆（9）滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：所述隧道模型（10）的上方横向设置若干个出水板（3），每个所述出水板（3）的底部或者侧部设置若干个出水孔，出水板（3）的进口通过水管与进水箱（2）相通。
4.根据权利要求3所述的一种土压盾构开挖面模型试验装置，其特征在于：还包括水泵（1），所述水泵（1）的进口与储水柜（6）相...
【专利技术属性】
技术研发人员：程诚，吴梦哲，姚旺，贾鹏蛟，史培新，倪芃芃，刘成，陈彬彬，章莘苡，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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