一種隧道施工過程模擬試驗方法
2023-06-10 15:33:51 1
專利名稱：一種隧道施工過程模擬試驗方法
技術領域：
本發明涉及一種隧道模型試驗方法，尤其是一種隧道施工過程模擬試驗方法。
背景技術：
目前，公知的隧道模型試驗中，模擬實際開挖的方式都是用人工的方式用工具按設計好的一定的幾何邊界去掏挖土體，邊挖邊把土體排出，但是這種方式往往造成開挖周邊土體的坍塌，導致開挖邊界不能達到預先設定好的幾何邊界，最終往往導致支護施加後，支護與土體之間有一定的空隙，使支護的受力不均勻，測試結果變得不可靠。支護埋設時間上，有的模型試驗支護的施加時間是待土體全部挖完之後施加，有些模型試驗是在開挖之前直接將支護預先埋設好，這些方法與實際工程中的邊挖邊支護的理論不符合。另一方面，現有的模型試驗中因為操作上的原因，基本忽略了初期支護的作用，直接加上二次支護，這與實際工程中採用的新奧法原理與隧道設計思想相違背。這些弊病會導致實驗數據的不準確性與缺乏科學性。
發明內容
為了克服已有隧道模型試驗方法的操作麻煩、準確性較差的不足，本發明提供一種操作方便、準確性良好的隧道施工過程模擬試驗方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種隧道施工過程模擬試驗方法，所述試驗方法包括以下步驟(I)按照設計好的尺寸製作實心木模；(2)所述實心木模的外壁與有機玻璃用鐵皮連接，所述實心木模的外壁與有機玻璃之間留有設定空隙，所述間隙內灌注石膏，所述鐵皮上設置有用以將所述實心木模拉出的拉環；(3)先在模型箱四周側壁塗上潤滑油，然後填築隧道模型下方土體並進行壓實，壓實以後放置所述實心木模與有機玻璃的組合體；再填築隧道模型上方土體並進行壓實；(4)通過拉環將所述實心木模往外撥出來模擬土體的開挖，木模子拔出過程中裡面的石膏層與土體接觸模擬初期支護的施加，然後推入二次支護模擬材料模擬二次支護施加過程。進一步，所述組合體與土體的連接部分塗上潤滑劑及塑料薄膜。再進一步，所述組合體的外徑等於二次支護、初期支護的預留量和變形預留量三者之和。本發明的有益效果主要表現在可以有效的模擬隧道施工的工程，是隧道模型試驗更加符合實際工程中的支護受力和圍巖變化。從而是模型試驗更加符合科學性和具有可操作性。
圖1是隧道施工過程模擬試驗的縱剖面構造圖。圖2是隧道施工過程模擬試驗裝置的試驗過程縱剖面圖。圖3是隧道施工過程模擬試驗裝置的端面視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖1 圖3，一種隧道施工過程模擬試驗方法，其過程為實驗開始前事先將實心木模6與有機玻璃7用鐵皮9連接中間留有設定空隙，所述空隙內灌注石膏8，連接鐵皮9上設置有一拉環10。先在模型箱5四周側壁塗上潤滑油，以便消除填土體於模型箱之間的摩擦作用，減少邊界效應。然後填築隧道模型下方土體12並進行壓實，壓實以後在如圖中所示位置放置開始時製作好的實心木模6與有機玻璃7的組合體。在組合體與土體12連接部分塗上潤滑劑及塑料薄膜。然後再壓實隧道模型側邊及上部土體2。然後拉動拉環10，使的組合體脫出模型箱5，組合體空隙內的石膏8則與組合體脫離與土體12接觸，用來模擬隧道開挖與初次支護施加的過程。然後推入二次支護模擬材料11，來模擬二次支護施加的過程。本實施例中，在上部土體上放置氣壓囊4加上頂蓋1、進出氣管2，所述頂蓋I上設置進出氣口 3，實驗開始時先進行壓縮空氣，通過氣壓囊進行加荷從而模擬原始的圍巖應力場。本實施例中，木模子向後撥出與石膏層施加基本同步，可以使周圍土體按照設計的邊界開挖，石膏層即初期支護層可以和圍巖均勻接觸。很好的解決了現在模型試驗中支護施加的時間不符合實際，和因為人工掏挖導致邊界不均勻，而使支護施加困難，施加過程不符合實際，支護施加不均勻的困難，可以使模型試驗更加準確，更加反映實際情況。
權利要求
1.一種隧道施工過程模擬試驗方法，其特徵在於所述試驗方法包括以下步驟(1)按照設計好的尺寸製作實心木模；(2)所述實心木模的外壁與有機玻璃用鐵皮連接，所述實心木模的外壁與有機玻璃之間留有設定空隙，所述間隙內灌注石膏，所述鐵皮上設置有用以將所述實心木模拉出的拉環；(3)先在模型箱四周側壁塗上潤滑油，然後填築隧道模型下方土體並進行壓實，壓實以後放置所述實心木模與有機玻璃的組合體；再填築隧道模型上方土體並進行壓實；(4)通過拉環將所述實心木模往外撥出來模擬土體的開挖，木模子拔出過程中裡面的石膏層與土體接觸模擬初期支護的施加，然後推入二次支護模擬材料模擬二次支護施加過程。
2.如權利要求1所述的隧道施工過程模擬試驗方法，其特徵在於所述組合體與土體的連接部分塗上潤滑劑及塑料薄膜。
3.如權利要求1或2所述的隧道施工過程模擬試驗方法，其特徵在於所述組合體的外徑等於二次支護、初期支護的預留量和變形預留量三者之和。
全文摘要
一種隧道施工過程模擬試驗方法，包括以下步驟(1)按照設計好的尺寸製作實心木模；(2)所述實心木模的外壁與有機玻璃用鐵皮連接，所述實心木模的外壁與有機玻璃之間留有設定空隙，所述間隙內灌注石膏，所述鐵皮上設置有用以將所述實心木模拉出的拉環；(3)先在模型箱四周側壁塗上潤滑油，然後填築隧道模型下方土體並進行壓實，壓實以後放置所述實心木模與有機玻璃的組合體；再填築隧道模型上方土體並進行壓實；(4)通過拉環將所述實心木模往外撥出來模擬土體的開挖，木模子拔出過程中裡面的石膏層與土體接觸模擬初期支護的施加，然後推入二次支護模擬材料模擬二次支護施加過程。本發明操作方便、準確性良好。
文檔編號G09B23/04GK103000068SQ20121031110
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者王哲, 周陽敏, 陳曉慶, 雍思明, 施維, 王昊, 陳醒 申請人:浙江工業大學