[发明专利]一种室内模拟隧道开挖的实验装置及方法

权利要求书

1.一种室内模拟隧道开挖的实验装置，其特征在于，包括用于填装围岩相似材料和隧道模型的模型箱，模型箱上贯穿开有用于放置隧道模型的预留开口(5)，隧道模型包括若干并列设置的PVC发泡板(6)，其中，组成隧道模型的PVC发泡板(6)能够按照真实隧道分部开挖法的不同的开挖部分和开挖顺序，依据比例，分割成不同部分，PVC发泡板(6)的正面上设有若干预留孔道(9)，背面上设有若干与预留孔道(9)配合的牵引凹槽(10)，当进行模拟隧道开挖时，隧道模型上设有与牵引凹槽(10)配合且能够将PVC发泡板(6)拉出模型箱的牵引装置。

2.根据权利要求1所述的一种室内模拟隧道开挖的实验装置，其特征在于，模型箱包括调平底座(1)，调平底座(1)上对称设有两块作为模型箱侧面的侧板(3)，两块侧板(3)之间设有两块分别作为模型箱正面及背面的格栅框架(2)，格栅框架(2)的格栅孔中可拆卸地安装有面板(4)，预留开口(5)对称设置在模型箱正面及背面的面板(4)上。

3.根据权利要求1所述的一种室内模拟隧道开挖的实验装置，其特征在于，所述的预留孔道(9)截面为长方形，截面的长宽比为2:1。

4.根据权利要求3所述的一种室内模拟隧道开挖的实验装置，其特征在于，牵引凹槽(10)包括以预留孔道(9)截面的形心为圆心，以预留孔道(9)截面的对角线长度为直径，且以对角线为初始边的两个相对的张角为60～65度的扇形凹槽，扇形凹槽的终止边处设有用于和牵引装置配合的长方形凹槽，且长方形凹槽的深度大于扇形凹槽深度。

5.根据权利要求4所述的一种室内模拟隧道开挖的实验装置，其特征在于，牵引装置包括T型钢钩(15)，T型钢钩(15)包括钢钩通丝螺杆(13)以及设置在钢钩通丝螺杆(13)端部的钢筋(14)，T型钢钩(15)穿插设在预留孔道(9)中，且钢筋(14)能够沿扇形凹槽转动并卡在长方形凹槽中。

6.根据权利要求5所述的一种室内模拟隧道开挖的实验装置，其特征在于，牵引装置还包括牵引钢板(17)，牵引钢板(17)上穿插固定有牵引通丝螺杆(15)，钢钩通丝螺杆(13)的自由端穿插设在牵引钢板(17)上，且通过长方形螺帽(12)固定。

7.根据权利要求5所述的一种室内模拟隧道开挖的实验装置，其特征在于，钢筋(14)为光圆钢筋，其长度大于预留孔道(9)长方形截面的长，小于预留孔道(9)长方形截面的对角线，钢筋(14)的直径小于长方形凹槽的深度。

8.一种利用权利要求1所述装置的室内模拟隧道开挖的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将模型箱调平；

步骤二：将围岩相似材料分层填入模型箱内，每层填装完成后进行振捣压实，当围岩相似材料填装至预留开口(5)时，置入隧道模型，然后继续填装围岩相似材料至设计高度，并振捣压实；

步骤三：采用牵引装置将隧道模型需要开挖的部分牵引出来，用以模拟隧道的开挖。