地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法
2023-04-23 11:44:06 2
地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法
【專利摘要】本發明公開了地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件的埋設方法包括：(a)裂隙定位；(b)挖槽；(c)充填物；(d)位移計埋設；(e)內部光纖滲壓埋設；(f)斷面電阻滲壓埋設；(g)電阻應變磚埋設；(h)分層定位；(i)充填裂隙形成。本發明操作方便，系統性強。定位準確，能夠有效改善模型試驗的試驗手段，提高試驗結果的可靠性。
【專利說明】地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及試驗模型領域，具體涉及地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設方法。
【背景技術】
[0002]地下工程模型試驗是對地下工程進行仿真模擬，指導地下工程設計和施工的一種有效的方法和手段。地下工程模型試驗是按照相似比和相似理論將實際工程按照一定的比例縮小成一個模型，並對模型體進行相應的操作以模擬實際工程。因此，在按照相似理論進行縮小時，應儘量保重實際工程中的技術手段，例如:充填裂隙填築與元件埋設的方法能夠在模型試驗中得到體現。
[0003]在地下工程模型試驗中進行元件埋設時，將元件準確的放到設計好的位置是試驗結果準確可靠的前提，但是由於模型的尺寸的限制以及進行模型試驗時工具的限制，對元件進行準確的埋設有一定難度。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術存在的不足，本發明公開了地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設方法，結構簡單、定位準確、操作方便能夠準確高效的完成充填裂隙填築工作。
[0005]為實現上述目的，本發明的具體方案如下:
[0006]地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一:對充填裂隙的定位；
[0008]步驟二:挖槽:在裂隙定位處進行挖槽；
[0009]步驟三:位移計埋設:當開挖到設定深度後，將多點位移計放入到已經開挖好的槽內；
[0010]步驟四:光纖滲壓元件埋設:進行裂隙定位並埋設光纖滲壓元件；
[0011]步驟五:斷面電阻滲壓元件埋設:進行裂隙定位並在裂隙周壁外部與監測斷面之間埋設電阻式滲壓元件；
[0012]步驟六:電阻應變磚元件埋設:進行裂隙定位並選擇裂隙的四個邊角處作為監測點埋設電阻應變磚元件，埋設元件時根據監測點的位置逐層進行埋設監測點，埋設監測點過程中，需重新定位，分層壓實；
[0013]步驟七:分層定位:隨著模型體的填築厚度增加，繼續逐層對裂隙的展布與延伸進行定位，並在模型體填築過程中，對裂隙進行保護，最後充填裂隙形成。
[0014]所述步驟一中在裂隙定位時，根據實際工程中裂隙與隧道的位置關係，換算出模型試驗中隧道與充填裂隙對應的位置關係，對充填裂隙進行定位；
[0015]當模型體填築到設定位置後，利用捲尺、角尺和測角器量測裂隙的平面展布，進行裂隙定位。
[0016]所述步驟三中位移計埋設的過程是:按照步驟一的裂隙定位方式進行裂隙定位，裂隙底部和兩窄邊中部各布置一個多點位移計多點位移計。
[0017]所述步驟四中光纖滲壓元件埋設時，採用三根鐵絲棒對光纖滲壓元件進行空間固定。
[0018]所述步驟六中電阻應變磚元件埋設的具體過程是:
[0019](6-1).對隧道內的裂隙進行定位；
[0020](6-2).在充填裂隙的監測點處埋設電阻應變磚；
[0021](6-3).由模型的側壁引出導線；
[0022](6-4).逐層回填充填材料並夯實。
[0023]上述技術方案通過對在裂隙的中間垂直方向上、中、下處；四個邊角處以及裂隙底部和兩窄邊中部布置的監測點，分別監測試驗過程中巖溶裂隙充填物內部的滲透壓力變化情況，交接面位移情況及裂隙邊緣圍巖應力變化情況。首先對裂隙進行定位，之後挖槽並依據設計的監測點進行電子元件的精確埋設。為避免元件隨充填體的失穩發生移動，埋設時元件採取有效的固定措施，以避免不同埋設元件間的相互接觸，從而提高了實驗數據的準確性。填築緊隨不同高度的元件埋設之後分層進行並逐層夯實。隨著模型體的填築厚度增加，繼續逐層對裂隙的展布與延伸進行定位，並在模型體填築過程中，對裂隙進行保護，最後形成充填裂隙。上述技術方案可以做到對元件進行精確的定位埋設，從而提高了試驗結果的可靠性。
[0024]本發明的有益效果:
[0025]與現有技術相比，本發明方法具有以下優點:
[0026]I)本發明操作過程主要步驟為:裂隙定位一監測元件的埋設一引出元件導線一裂隙材料回填一回填材料的逐層夯實，操作非常方便。通過對在裂隙上布置的監測點，可以實時監測並輸出試驗過程中巖溶裂隙充填物內部的滲透壓力變化情況，交接面位移情況及裂隙邊緣圍巖應力變化情況，系統性較強。
[0027]2)在埋設過程中，該套系統方法是逐層定位、逐層埋設，並採取固定措施加固已定位的元件，避免不同埋設元件間的相互接觸，從而提高了實驗數據的準確性，進而提高試驗結果的可靠性。
[0028]3)本發明解決了模型試驗中裂隙定位不準確的問題，與前人的研宄相比，本發明操作簡單、使用方便、定位準確，能夠有效改善模型試驗的試驗手段，提高試驗結果的可靠性，與工程實踐更接近，所得出的地質力學形似模型試驗研宄成果適用範圍更廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1檢測元件埋設流程圖。
【具體實施方式】
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[0030]下面結合附圖對本發明進行詳細說明:
[0031]如圖1所示，地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設方法包括:(a)裂隙定位；(b)挖槽；(C)充填物；(d)位移計埋設；(e)內部光纖滲壓埋設；(f)斷面電阻滲壓埋設；(g)電阻應變磚埋設；(h)分層定位；⑴充填裂隙形成。
[0032]根據充填裂隙與隧道的位置關係，利用捲尺、角尺和測角器量測裂隙的平面展布，進行裂隙定位；隨著模型體的填築厚度增加，繼續逐層對裂隙的展布與延伸進行定位，並在模型體填築過程中，對裂隙進行保護。
[0033]為了對充填體內部進行監測，需要埋設滲壓、位移和應變元件。
[0034]充填體內部滲壓監測採用光纖滲壓元件，其體積小更適合埋設；裂隙周壁外部與監測斷面之間埋設電阻式滲壓。
[0035]測試元件由於埋設在模擬材料中，通常同模擬材料發生摩擦等相互作用，對試驗數據造成影響，應儘量採取措施降低其相互作用。多點位移計通過聚四氟乙烯材料減小摩擦，以保證數據精確，定位要求更加精確，一般放置測點後先回填材料。
[0036]由於本次試驗採取傾斜填料，為了保證監測元件的成活率，採取挖槽埋設法。受傾斜填料的影響，需要同時埋設不同高度不同斷面的監測點。埋設監測點過程中，需準確定位，分層壓實。
[0037]地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設方法，包括以下步驟:
[0038]I)根據充填裂隙與隧道的位置關係，當模型體填築到設計位置後，利用捲尺、角尺和測角器量測裂隙的平面展布，進行裂隙定位進而在裂隙定位處進行挖槽。
[0039]2)當開挖到一定深度後，將多點位移計放入到已經開挖好的槽內，多點位移計通過聚四氟乙烯材料減小摩擦，以保證數據精確，定位要求更加精確，一般放置測點後先回填材料，具體埋設過程為:定位一放置一回填一填料一夯實。
[0040]3)按照步驟I的方法進行定位並埋設內部光纖滲壓元件，埋設時應儘量靠近裂隙體邊壁使其對充填體的影響降低；為避免元件隨充填體的失穩發生移動，採用三根細鐵絲棒對其進行空間固定。
[0041]4)按照步驟I的方法進行定位並在裂隙周壁外部與監測斷面之間埋設電阻式滲壓，電阻式滲壓外殼堅硬可消除在模型體填築過程中夯實作業對元件的影響。
[0042]5)按照步驟I的方法進行定位並埋設電阻應變磚元件，受傾斜填料的影響，需要同時埋設不同高度不同斷面的監測點。埋設監測點過程中，需準確定位，分層壓實。具體埋設過程為:定位一置磚一引線一回填一夯實。
[0043]6)隨著模型體的填築厚度增加，繼續逐層對裂隙的展布與延伸進行定位，並在模型體填築過程中，對裂隙進行保護，這樣，充填裂隙就形成了。
【權利要求】
1.地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法，其特徵是，包括以下步驟: 步驟一:對充填裂隙的定位； 步驟二:挖槽:在裂隙定位處進行挖槽； 步驟三:位移計埋設:當開挖到設定深度後，將多點位移計放入到已經開挖好的槽內； 步驟四:光纖滲壓元件埋設:進行裂隙定位並埋設光纖滲壓元件； 步驟五:斷面電阻滲壓元件埋設:進行裂隙定位並在裂隙周壁外部與監測斷面之間埋設電阻式滲壓元件； 步驟六:電阻應變磚元件埋設:進行裂隙定位並選擇裂隙的四個邊角處作為監測點埋設電阻應變磚元件，埋設元件時根據監測點的位置逐層進行埋設監測點，埋設監測點過程中，需重新定位，分層壓實； 步驟七:分層定位:隨著模型體的填築厚度增加，繼續逐層對裂隙的展布與延伸進行定位，並在模型體填築過程中，對裂隙進行保護，最後充填裂隙形成。
2.如權利要求1所述的地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法，其特徵是，所述步驟一中在裂隙定位時，根據實際工程中裂隙與隧道的位置關係，換算出模型試驗中隧道與充填裂隙對應的位置關係，對充填裂隙進行定位； 當模型體填築到設定位置後，利用捲尺、角尺和測角器量測裂隙的平面展布，進行裂隙定位。
3.如權利要求2所述的地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法，其特徵是，所述步驟三中位移計埋設的過程是:按照步驟一的裂隙定位方式進行裂隙定位，裂隙底部和兩窄邊中部各布置一個多點位移計多點位移計，埋設完原件後進行材料回填，並在不同深度元件的埋設及材料回填完成後逐層夯實。
4.如權利要求1所述的地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法，其特徵是，所述步驟四中光纖滲壓元件埋設時，採用三根鐵絲棒對光纖滲壓元件進行空間固定。
5.如權利要求1所述的地下工程模型試驗中充填裂隙填築與監測元件埋設的方法，其特徵是，所述步驟六中電阻應變磚元件埋設的具體過程是: (6-1).對隧道內的裂隙進行定位； (6-2).在充填裂隙的監測點處埋設電阻應變磚； (6-3).由模型的側壁引出導線； (6-4).逐層回填充填材料並夯實。
【文檔編號】G01N33/00GK104483446SQ201410587444
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】石少帥, 吳靜, 李術才, 李利平, 王康, 許振浩, 張乾青, 王旌, 卜林 申請人:山東大學