【技术实现步骤摘要】
本技术涉及隧道工程试验，尤其是涉及一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置。
技术介绍
1、市政道路隧道投入运营后，随着地面上堆积加载、周边岩石弱化以及时间效应带来的影响，出现隧道衬砌开裂、拱顶松动现象以及出现渗水现象，且隧道拱顶松动的范围会逐渐扩大，松动的荷载逐渐增大，迫使拱顶出现纵向张开性裂缝，严重威胁结构安全，因此，当隧道衬砌出现较为严重的裂缝危害现象时，需要对隧道衬砌进行补强加固工程，通过隧道物理模型试验装置，了解衬砌受到局部加载作用下的破坏机制，根据该破坏机制运行原理，采取对应的措施在一定程度上降低衬砌的破坏程度，甚至尽最大可能避免衬砌遭受破坏。到目前为止，隧道物理模型一直是实际隧道工程结构和周边土层的研究手段之一，早期的模型试验装置(如，cn205691430)测试系统较为落后，结构较为简单，可调节设备灵活性不佳另外，在隧道工程中，早期装置存在一定构造缺陷，千斤顶加载力不能完全作用在模型上，导致模型边界应力与实际工程存在差异，难以反馈实际受力状态。首先，隧道试件的设置的多个加载点通常采用多个液压千斤顶进行加载，加载时液压千斤顶必须接触并垂直于试件接触面，且加载过程中需要通过控制千斤顶油压来变化施加于试件加载面的荷载大小。其次，随着隧道结构形状逐渐多样化，需要经常对加载千斤顶进行角度调整工作，甚至是大量的拆装改造工作，以此来适应新的隧道结构形状，这表明传统的液压千斤顶已经不能很好的适应目前这种现状多样的隧道结构形状了。
2、一直以来，隧道物理模型都在研究实际隧道工程结构与周边地层的相互响应方面占有十分重要的
3、综上所述，现有的隧道物理模型实验装置无法准确反应出实际隧道工程状况。研究出能够减少对隧道衬砌结构破坏并能准确反应实际隧道工程状况的隧道物理模型实验，到目前为止一直是一个亟待解决问题。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，旨在通过千斤顶与弹簧组装模拟围岩抗力并实现沿径均衡加载，同时通过一系列试验、理论分析等手段，了解衬砌在局部加载力的作用下的破坏机制，包括其破坏模式以及受力变形模式，最终提供真实的物理实验模型。
2、本技术的目的是这样实现的：一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，待试验的衬砌结构两端分别通过相同方式安装固定在固定铰支座的水平底板上：呈正方形布置的四根钢筋穿过一个钢板后与该钢板一起固定在衬砌结构端面上；
3、固定铰支座结构为：衬砌结构的一个延伸段固联在水平底板上，另一钢板固定在该延伸段的上端面上，所述四根钢筋的外端穿过另一钢板后活动插入该延伸段，且上述钢板与另一钢板之间涂抹有机械黄油；两个y方向液压缸的活塞杆分别顶靠在两个水平底板下面；
4、形状与衬砌结构相似的反力框架安装固定在左右两个基座上，若干千斤顶沿反力框架径向方向均布设置安装在反力框架上，且每个千斤顶的顶举件通过一个弹簧机构对衬砌结构施加压力，该弹簧结构为：弹簧设置在两个方形的加载曲板之间，四根螺栓固定在两个加载曲板的四个角上，下面一个加载曲板经橡胶垫片压接在衬砌结构上，千斤顶的顶升件外端面固定在上面一个加载曲板的顶面的圆形凹槽上；每个千斤顶上安装有应力传感器，衬砌结构上安装有位移计以及应力变传感器。
5、所述两个加载曲板均具有与衬砌结构相同的弧度。
6、所述两个y方向液压缸的外侧面分别对称设置有结构相同的x方向液压缸：x方向液压缸固定在基座内侧立面上，该液压缸的活塞杆顶靠固定在推板上，推板与安装y方向液压缸的滑动底板相固联。
7、所述反力框架上设置有图像采集装置。
8、所述千斤顶经一个偏转基座安装在反力框架上。
9、与现有技术相比，本技术的有益效果是：
10、1)本技术将千斤顶系统与荷载分配系统组成加载装置，采用千斤顶、上加载曲板、弹簧、下加载曲板自上而下组装的方式，采用弹簧模拟围岩抗力，采用机动式手摇式相结合的千斤顶双向加载结构实现等位移加载，采用螺栓将上下加载曲板进行捆绑固定，避免弹簧位移发生位突变，能够使千斤顶加载系统适应不同类型不同角度的加载面，有利于实现最大程度的避免千斤顶伸缩端弯曲和回程出现困难。
11、2)本技术将钢板与反力框架通过钢筋连接固定而形成固定铰支座，在与钢筋连接的两个钢板中涂抹机械黄油，减少应力集中，有利于解决现隧道施工设计的不同转弯半径受不对称推力而导致隧道衬砌破坏的问题。
12、3)本技术采用可偏转千斤顶实现沿径加载(沿衬砌结构的半径方向均衡加载)或者偏心加载，提供多种加载位置，真实反映衬砌的破坏机制，分析这种破坏机制产生条件，有利于保护隧道衬砌不受破坏。考虑到隧道结构形状逐渐多样化，需要经常对加载千斤顶进行角度调整工作，甚至是大量的拆装改造工作这个问题，采用在衬砌结构两端固定铰支座处安装x、y方向液压缸，来适应不同的隧道衬砌结构(设置y方向液压缸，对同一弧度、不同跨度的衬砌均可适用)，方便控制局部衬砌的尺寸大小方位，从而简化大量的隧道衬砌拆卸改装工作。
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1.一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，待试验的衬砌结构(2)两端分别通过相同方式安装固定在固定铰支座的水平底板(15a)上：呈正方形布置的四根钢筋(8)穿过一个钢板后与该钢板一起固定在衬砌结构端面上；
2.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，所述两个加载曲板(4)均具有与衬砌结构相同的弧度。
3.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，所述两个y方向液压缸(11)的外侧面分别对称设置有结构相同的x方向液压缸(10)：x方向液压缸(10)固定在基座(16)内侧立面上，该液压缸的活塞杆顶靠固定在推板(17)上，推板与安装y方向液压缸(11)的滑动底板(18)相固联。
4.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，所述反力框架上设置有图像采集装置。
5.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，所述千斤顶经一个偏转基座安装在反力框架上。
【技术特征摘要】
1.一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，待试验的衬砌结构(2)两端分别通过相同方式安装固定在固定铰支座的水平底板(15a)上：呈正方形布置的四根钢筋(8)穿过一个钢板后与该钢板一起固定在衬砌结构端面上；
2.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，所述两个加载曲板(4)均具有与衬砌结构相同的弧度。
3.根据权利要求1所述的一种可模拟围岩抗力的局部衬砌加载试验装置，其特征是，所述两个y方向液压缸...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢锋，方仁义，王毅，舒志乐，周玉，熊殿银，李化云，朱开宬，周永军，蔡东，李玉珍，连继峰，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：
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