[发明专利]可视化单圆盾构同步注浆浆液扩散模式研究平台及其应用

权利要求书

1.一种可视化单圆盾构同步注浆浆液扩散模式研究平台，其特征在于：包括：

模型箱装置，其为整个试验提供空间；与所述模型箱装置连接的同步注浆物理过程模拟试验装置，其用以实现对同步注浆过程的控制、模拟实际注浆过程；PIV数字图像处理系统，其用以观察并记录浆液在盾尾间隙的扩散过程，获取试验数据用于分析；

所述模型箱装置内部充填透明土，模型箱装置左侧壁预留孔径；所述同步注浆物理过程模拟试验装置中的模拟盾尾通过所述模型箱装置左侧壁上的预留孔径安装在所述同步注浆物理过程模拟试验装置内；

所述同步注浆物理过程模拟试验装置中的模拟管片粘结在模型箱装置的右侧壁上，而所述同步注浆物理过程模拟试验装置中的模拟管片同轴的套在模拟盾尾内部并保证其能够沿模拟盾尾内壁轴向滑动，模拟管片和模拟盾尾交界处沿环向布置密封垫，密封垫被粘接在交接处模拟管片外壁上；所述同步注浆物理过程模拟试验装置的同步注浆系统中的注浆桶、注浆泵经注浆管连接到模拟盾尾的左侧壁上，实现在盾尾间隙注浆的功能；所述同步注浆物理过程模拟试验装置中盾构推进系统经液压推进缸连接到模拟盾尾的左端面，保证模拟盾尾受盾构推进系统控制沿轴向滑移；

所述PIV数字图像处理系统中的CCD相机布置在所述模型箱装置右侧壁外，使CCD相机正对模拟管片横截面，保证其能够拍摄到清楚的断面图像；所述PIV数字图像处理系统中的高功率激光器布置在模型箱外正面，保证激光能够照亮模拟盾尾的某一横断面；CCD相机、计算机和激光器间通过数据线电缆连接，保证数据传输的同时性和完整性。

2.根据权利要求1所述的可视化单圆盾构同步注浆浆液扩散模式研究平台，其特征在于：所述的可视化单圆盾构同步注浆浆液扩散模式研究平台包括试验土箱、模拟管片、模拟盾尾、同步注浆控制系统、盾尾刷、密封胶垫、透明模型土、左端盖、盾构液压顶进缸、盾构推进控制系统、注浆泵、浆液桶、注浆管、CCD相机、支杆和激光源；

所述试验土箱内装有透明模型土用以模拟地层，试验土箱一端带有左端盖，该端连接盾构机液压推进缸，模拟管片右端固结在试验土箱左右侧壁上，轴线与地面水平，模拟管片横截面设置有注浆孔，注浆孔内设置有注浆管，注浆管一端连接浆液桶，一端伸向盾尾间隙实现注浆，注浆速度受注浆泵控制；试验土箱、左端盖与模拟管片接缝处采用橡胶密封垫密封，模拟管片与模拟盾尾接缝处采用橡胶密封垫及盾尾刷密封；盾构机液压推进缸端部连接盾构推进控制系统；在模型土箱上方及侧面分别设置激光片源，同时配备CCD相机，CCD相机与计算机连接。

3.根据权利要求2所述的可视化单圆盾构隧道同步注浆浆液扩散研究平台，其特征在于：所述试验土箱横截面为方形，采用钢材料制成。

4.根据权利要求2所述的可视化单圆盾构隧道同步注浆浆液扩散研究平台，其特征在于：所述模拟管片采用透明材料制成，呈圆筒状，用以模拟隧道砌衬，其右端固结在试验土箱右侧壁，试验土箱左侧开口，右侧封闭。

5.根据权利要求2所述的可视化单圆盾构隧道同步注浆浆液扩散研究平台，其特征在于：所述模拟管片采用有机玻璃制成。

6.根据权利要求2所述的可视化单圆盾构隧道同步注浆浆液扩散研究平台，其特征在于：所述模拟盾尾与模拟管片同轴布置，模拟管片在模拟盾尾内侧，模拟盾尾受盾构推进系统作用而能够沿模拟管片外侧滑移；模拟盾尾上对称布置有注浆孔，利用注浆系统将模型浆液注入盾尾空隙；在试验土箱左侧开口与模拟盾尾结合处沿整个环向布置盾尾密封圈，模拟管片与模拟盾尾间设置两处密封装置，用以隔绝盾尾空隙内的浆液沿着模拟盾尾与模拟管片之间的间隙渗漏。

7.根据权利要求6所述的可视化单圆盾构隧道同步注浆浆液扩散研究平台，其特征在于：所述模拟盾尾上对称布置的注浆孔的个数为四。

8.根据权利要求7所示的可视化单圆盾构隧道同步注浆浆液扩散模式研究平台，其特征在于：所述的注浆系统包括注浆控制系统、注浆管路设备；注浆控制系统能够对同步注浆压力、流量、速度注浆参数进行实时调节；注浆管路设备包括盛放模型浆液的浆液桶，服务于每个注浆孔；所述注浆泵为注浆提供动力，服务于每个注浆孔；所述注浆管满足盾尾空隙尺寸要求，将四个注浆孔分别经注浆泵连接到注浆桶。

9.根据权利要求8所述的可视化单圆盾构隧道同步注浆浆液扩散研究平台，其特征在于：所述浆液桶的个数为四。