[发明专利]一种用于盾构模型试验的隧道模型制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下工程模型试验装置的制作方法，具体涉及一种用于盾构模型试验的隧道模型制作方法。

背景技术

进入二十一世纪，随着社会的发展与科技的进步，城市地下管道交通也有了长足的发展，其中盾构隧道施工法因其施工灵活、造价经济以及对地面建筑与交通影响小的特点而被广泛应用。在现阶段，对于盾构施工的工程评估与评价，主要有经验公式法、有限元数值模拟、模型试验法。其中，模型试验是研究盾构隧道非常重要的方法之一。特别是地下工程事故难以进行现场观测与控制，有效的模型试验就显得尤为重要。通过一定的简化突出特定要素的影响，模型试验可有效地模拟实际工程的真实情况；通过精确地设计与实施试验，可以得到对应于实际工程的比较重要的可靠的参考数据。这对于研究盾构隧道相关课题具有重要意义。

现阶段研究盾构隧道方向的模型试验，多使用完整的均质圆环来对盾构隧道进行模拟。而在实际工程中盾构隧道的每一环是由若干管片拼接而成的，因此现阶段试验中的隧道模型与实际工程中有较大差别，不能精细地模拟实际工程环境，其参考数据的可靠性也大打折扣。为更好的进行模型试验，提高数据可靠性，更加精细化的隧道模型就变得非常重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于盾构模型试验的隧道模型制作方法，采该方法制作的隧道模型能够较为精细地模拟实际盾构隧道环境，应用于盾构模型试验，能够得到较为可靠的参考数据。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于盾构模型试验的隧道模型方法，采用以下步骤：一)采用相似理论确定用于形成隧道模型的管环数量、用于形成所有所述管环的管片数量、几何尺寸和材料以及连接所述管片的环向螺栓和环间螺栓的数量、几何尺寸和材料；二)制作所述管片、所述环向螺栓和所述环间螺栓；三)采用所述环向螺栓将所述管片连接成多个管环；四)采用所述环间螺栓将所有所述管环连接成隧道模型。

所述环间螺栓为弯曲螺栓，所述环向螺栓为直螺栓，在所述管片上设有与所述直螺栓对应的安装手孔。

所述安装手孔设置在所述管片的外表面上。

形成每个管环的所有管片由多个标准管片和一个封顶管片组成，相邻的两个所述标准管片之间以及所述标准管片与所述封顶管片之间采用所述环向螺栓连接。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明应用相似理论，解决了以往隧道模型对原型隧道模拟不精细的问题，可以模拟多种盾构隧道环境，尤其是地下工程事故难以进行现场观测与控制的盾构隧道环境，拓宽了模型试验对盾构隧道课题的研究范围。本发明可以精确还原原型隧道中管片和螺栓的受力形式与工作环境，使隧道模型更好地反映相关规律，同时也使试验所得数据更加准确、可靠，有利于对盾构隧道课题更加深入的研究。

附图说明

图1为应用本发明的结构示意图之一；

图2为应用本发明的结构示意图之二；

图3为应用本发明的管环结构示意图；

图4为应用本发明的封顶管片结构示意图；

图5-1为应用本发明的标准管片外侧结构示意图；

图5-2为应用本发明的标准管片内侧结构示意图；

图6为应用本发明的环内管片连接结构示意图；

图6-1为图6的A部祥图；

图7为应用本发明的环间管片连接结构示意图。

图中：1、封顶管片；2、标准管片；3、环间螺栓；4、环向螺栓；5、安装手孔；6、环向螺栓孔；7、环间螺栓孔；8、螺母；9、铝帽；10、紧固件。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅附图，一种用于盾构模型试验的隧道模型方法，采用以下步骤：一)采用相似理论确定用于形成隧道模型的管环数量、用于形成所有所述管环的管片数量、几何尺寸和材料以及连接所述管片的环向螺栓4和环间螺栓3的数量、几何尺寸和材料；二)制作所述管片、所述环向螺栓4和所述环间螺栓3；三)采用所述环向螺栓4将所述管片连接成多个管环；四)采用所述环间螺栓3将所有所述管环连接成隧道模型。

采用上述方法制作的隧道模型与原型隧道的结构相似，包括多个沿纵向设置的管环，相邻的两个所述管环采用环间螺栓3连接，每个所述管环采用多个管片连接而成，相邻的两个所述管片之间采用环向螺栓4连接。