[发明专利]模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，涉及一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验装置。

背景技术

目前，盾构隧道衬砌结构大多数是由预制钢筋混凝土管片和螺栓拼装而成的，由于隧道衬砌结构构造方面的原因，盾构隧道衬砌存在接缝，盾构隧道接缝分为纵向接缝和环向接缝，在不良地质条件、周边工程活动等因素作用下盾构隧道接缝有可能会出现张开变形及错位变形。调查发现，大多数情况下水是通过纵缝和环缝向隧道内渗漏，除纵缝和环缝渗水之外，螺栓孔也存在漏水现象。渗漏水会对盾构隧道结构和地铁运营安全造成威胁。目前盾构隧道抗渗性能试验装置主要测试接缝处弹性密封垫、嵌缝、螺栓孔、手孔封堵材料的极限抗渗能力，尚无测量一环或者多环管片渗水量的装置，所以亟待研制一种试验装置定量测量一环及多环管片的渗水量。

发明内容

本发明的目的就是提供一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验装置，通过该试验装置能测量盾构隧道在模拟水、土荷载作用下管环的渗水量和管片张开量，用于解决现有技术中试验装置模拟试验不符合实际的问题。本发明的目的可以通过以下的试验方案来实现：

一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法，用于由相邻管片1密封连接构成的管环的抗渗性能试验，所采用的试验装置包括水压加载系统、多个液压千斤顶4和水囊2，水囊2固定在管环的外部，根据管环的各条接缝位置在水囊的内层开设多排孔11；水囊2被划分成多个子水囊，相邻子水囊之间留有足够的间隙，用以放置土压承压板17，水压加载系统包括水箱6、加压泵7和带有刻度尺的压力水罐8，压力水罐8通过不同的水管10与水囊2的各个子水囊连接；试验方法包括下列步骤：

1)将水囊2套装在管环上，使得水囊内层的每排孔11各正对管环的一条接缝；

2)将土压承压板17置于相邻子水囊之间的间隙，将水压承压板3置于子水囊上，并在各个承压板上布置液压千斤顶4；

3)水压加载系统通过不同的水管10向水囊2的各个子水囊注水，当带刻度尺的压力水罐充有一定深度的水时停止注水，记录此时的刻度值，作为初始读数；

4)控制液压千斤顶4对水囊加压以模拟实际盾构隧道所受到的水、土荷载，当发现漏水时维持荷载一段时间，记录维持荷载期间压力水罐刻度值，即可得知渗水量；

5)利用激光位移传感器可以测量管片接缝的张开量。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：本发明用上、下、左、右四个千斤顶模拟盾构隧道衬砌结构受到上、下、左、右四个方向的土荷载，用其余的千斤顶模拟盾构隧道结构所受的径向的水荷载。水、土荷载加载量可以独立调节，从而可以测试任意的水、土荷载组合对盾构隧道衬砌结构的影响。本试验系统能够测量模拟盾构隧道衬砌结构在实际受力情况下的管片的张开量，配合水压加载系统能够测量盾构隧道管环在不同工况下的渗水量，得到渗水量和管片张开量、水压与管片张开量的关系，从而为隧道工程抗渗设计提供定量参考依据。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是水囊(充满水)的俯视图；

图3是图2的1-1剖视图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是管片纵缝连接结构示意图；

图中，1-钢筋混凝土管片、2-水囊、3-水压承压板、4-液压千斤顶、5-千斤顶固定梁、6-水箱、7-加压泵、8-压力水罐、9-阀门、10-水管、11-方孔、12-弹性密封垫、13-直螺栓、14-螺栓密封垫、15-手孔、16-注水通道、17-土压承压板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行说明。