一種水壓、土壓獨立加載的盾構隧道結構原型試驗裝置的製作方法

2023-09-10 19:28:05 2

專利名稱：一種水壓、土壓獨立加載的盾構隧道結構原型試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種盾構隧道結構原型試驗裝置，尤其涉及一種水壓、土壓獨 立加載的盾構隧道結構原型試驗裝置。
技術背景對盾構隧道結構原型的力學性能研究，是保證隧道建設安全、順利進行的 一項重要工作，通常通過模擬試驗來進行。位於地下的隧道結構通常受到土壓 和水壓兩種力的作用，並且這兩種力之間關聯性差。因此要較真實地模擬測試 出擬建隧道結構的各種力學特徵，必須向隧道結構獨立地加載水壓、土壓。現有的隧道結構原型的模擬試驗裝置，如日本土木研究所進行的地鐵單線區間 盾構隧道-土層複合體的模擬裝置，採用3個環進行錯縫拼裝成隧道結構試 件，將試件放置在地面，用6點集中加載方法在隧道結構上加載土壓，但沒有模 擬出水壓對於隧道結構的影響。總之，現有試驗裝置均不能實現隧道土壓與水 壓的獨立加載；也無法單獨模擬水壓對隧道結構的影響，從而無法方便有效地 進行隧道盾構結構原型的試驗，影響了盾構隧道結構的力學性能的測試與分析， 這是當前隧道設計與建設中亟待解決的問題。 發明內容本發明的目的就是提供一種水壓、土壓獨立加載的盾構隧道結構原型試驗 裝置，該裝置既可以對隧道結構原型的水壓、土壓進行分離加載又可以同時加 載，水壓、土壓加載量可以獨立調節，從而可分析測試任意的水壓、土壓荷載 組合對盾構隧道原型的影響，並且方便進行不同斷面結構形式盾構隧道的模擬 試驗。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是 一種水壓、土壓獨立加載的 盾構隧道結構原型試驗裝置，其組成是a、 土壓加載裝置在水平放置的盾構隧道結構原型外表面均勻地布置四條 對拉梁;相對的兩對拉梁通過對拉錨索連接，其連接的具體方式為對拉錨索的 一端與對拉梁連接，另一端穿過相對的對拉梁後與固定於該對拉梁外側的對拉 千斤頂相連。b、水壓加載裝置在水平放置的盾構隧道結構原型外表面布置環箍梁，二 條或二條以上的環箍^錄索一端固定在環箍梁的一側，另 一端繞隧道表面一周後， 與固定在環箍梁另一側的千斤頂相連。c、測試裝置盾構隧道結構原型的表面上貼有應變片、測縫計及位移計； 應變片、測縫計、位移計均與數據處理及控制器電連接。 本發明的工作原理是土壓加載將真實盾構隧道管片構成的短圓筒狀原型隧道結構水平地放置於 地面，由於管片混凝土的泊松比很小，所以可以保持隧道結構體與真實的長筒 狀隧道結構的處於相同的平面應變狀態。對拉千斤頂頂出時，向對拉錨索施加 張拉力，使相對的對拉梁向內收緊，對隧道結構施加徑向壓力，從而通過一對 對拉梁模擬上、下部土壓對隧道結構的土壓作用；而另一對對拉梁則模擬兩側 土壓對隧道結構的土壓作用。這樣，隧道結構與對拉梁之間形成自平衡力系， 通過利用對拉梁的相對的張拉力(反力)對盾構隧道結構施加徑向壓力，從而 產生彎矩，來模擬土壓對隧道結構的作用；從而無需另設單獨的外部反力裝置 即可對隧道結構原型進行土壓的加載，^t擬試-瞼出土壓對隧道結構的影響。水壓加載環箍錨索一端固定在環箍梁的一側，另一端繞隧道表面一周後， 與固定在環箍梁另一側的千斤頂相連。這樣千斤頂收縮時，環箍錨索緊縮、箍 壓隧道結構，在其外表面產生徑向接觸壓力，從而對盾構隧道結構原型導入沿 周面的徑向壓力，模擬出水壓對隧道結構原型的影響。通過布設的應變片、位移計、測縫計對隧道結構在土壓、水壓作用下的力學 參數進行測試，並將結果送計算機進行處理，從而獲得隧道結構原型在土壓、 水壓作用下的力學性能。與現有技術相比，本發明的有益效果是通過由對拉千斤頂、對拉梁及對拉錨索組成的土壓加載裝置對隧道結構原型 導入上下和兩側的徑向壓力，模擬隧道結構在土體中所受的上下、左右的土壓； 通過水壓環箍錨索、環箍梁、千斤頂組成的水壓加載裝置，對隧道結構施加沿 周面的徑向壓力，以模擬出隧道結構在地下所受的均勻徑向的水壓力。由於土 壓加載裝置和水壓加載裝置是相互獨立的，從而能夠自由、靈活地分別或同時 導入土壓和水壓，從而可模擬出各種水壓、土壓環境，方便實現在無水、有水 等不同工況下對盾構隧道結構原型進行力學特性的試驗，更真實地模擬測試出隧道結構在不同環境下的力學性能，為盾構隧道結構的設計、施工提供科學可 靠的試驗依據，保證隧道的建設和營運安全。並且本發明的土壓、水壓加載裝 置可方便地安裝在任意形狀斷面結構的盾構隧道結構上，安裝使用方便。上述的環箍梁為兩個，兩條或兩條以上的環箍錨索交替地固定在兩個環箍 梁。這樣，在進行水壓加載時，對隧道結構施加的徑向壓力更加均勻，對水壓 的模擬更真實。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行進一步詳細的說明。


圖1是本發明實施例的結構示意圖。
具體實施方式
實施例圖1示出，本發明的一種具體實施方式
為 一種水壓、土壓獨立加載的盾 構隧道結構原型試驗裝置，其組成是a、 土壓加載裝置在水平放置的盾構隧道結構原型1外表面均勻地布置四 條對拉梁2;相對的兩對拉梁2通過對拉錨索21連接，其連接的具體方式為對 拉錨索21的一端與對拉梁2連接，另一端穿過相對的對拉梁2後與固定於該對 拉梁2外側的對拉千斤頂22相連。b、 水壓加載裝置在水平放置的盾構隧道結構原型1外表面布置環箍梁3， 二條或二條以上的環箍錨索31 —端固定在環箍梁3的一側，另一端繞隧道表面 一周後，與固定在環箍梁3另一側的環箍千斤頂32相連。c、 測試裝置盾構隧道結構原型1的表面上貼有應變片41、測縫計42及 位移計43;應變片41、測縫計42、位移計43均與數據處理及控制器電連接。本例的環箍梁3為兩個，兩條或兩條以上的環箍錨索31交替地固定在兩個 環箍梁3。
權利要求
1、一種水壓、土壓獨立加載的盾構隧道結構原型試驗裝置，其組成是a、土壓加載裝置在水平放置的盾構隧道結構原型(1)外表面均勻地布置四條對拉梁(2)；相對的兩對拉梁(2)通過對拉錨索(21)連接，其連接的具體方式為對拉錨索(21)的一端與對拉梁(2)連接，另一端穿過相對的對拉梁(2)後與固定於該對拉梁(2)外側的對拉千斤頂(22)相連；b、水壓加載裝置在水平放置的盾構隧道結構原型(1)外表面布置環箍梁(3)，二條或二條以上的環箍錨索(31)一端固定在環箍梁(3)的一側，另一端繞隧道表面一周後，與固定在環箍梁(3)另一側的環箍千斤頂(32)相連；c、測試裝置盾構隧道結構原型(1)的表面上貼有應變片(41)、測縫計(42)及位移計(43)；應變片(41)、測縫計(42)、位移計(43)均與數據處理及控制器電連接。
2、 如權利要求1所述的一種水壓、土壓獨立加載的盾構隧道結構原型試驗 裝置，其特徵在於所述的環箍梁(3)為兩個，兩條或兩條以上的環箍錨索(31) 交替地固定在兩個環箍梁(3)。
全文摘要
一種水壓、土壓獨立加載的盾構隧道結構原型試驗裝置，其組成是a.土壓加載裝置在水平的盾構隧道結構原型外表面均勻地布置四條對拉梁；相對的兩對拉梁通過對拉錨索及串接的千斤頂連接；b.水壓加載裝置在水平放置的盾構隧道結構原型外表面布置環箍梁，二條或二條以上的環箍錨索一端固定在環箍梁的一側，另一端繞隧道表面一周後通過千斤頂固定在環箍梁另一側；c.測試裝置隧道結構原型的內、外表面貼有應變片，內表面有位移計，外部還設有應變片、位移計均與數據處理及控制器電連接。該裝置既可以對隧道結構原型的水壓、土壓進行分離或同時加載，加載量可以獨立調節，從而分析測試任意的水壓、土壓組合對盾構隧道原型的影響。
文檔編號G01L1/00GK101403645SQ200810046539
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月12日 優先權日2008年11月12日
發明者川 何, 孫繼東, 彭志忠, 晏啟祥, 蘇宗賢, 閆朝濤 申請人:西南交通大學