[发明专利]模拟CD法隧道施工引起地表变形的实验装置及试验方法

权利要求书

1.模拟CD法隧道施工引起地表变形的实验装置，其特征在于：包括箱体、由两组推进模型左右并排拼合成的施工模型和检测装置，所述推进模型包括同轴设置的推进装置和隧道模型；

所述箱体的顶面设有用于放入土体的开口，所述箱体相对的两侧面分别设有可供施工模型贯穿的第一通孔和可供施工模型贯穿的第二通孔，且第一通孔和第二通孔同轴设置；

所述隧道模型呈空心的管状，所述推进装置呈实心的棒状，所述隧道模型的横截面形状和所述推进装置的横截面形状均为大小相等的半圆形，且隧道模型沿轴向的长度和推进装置沿轴向的长度相等；两个推进装置可左右拼合成一个圆柱体，两个隧道模型也可左右拼合成一个圆柱体；推进装置的一端设有轴向把手，且推进装置的外表面上沿轴向设有刻度；

所述检测装置包括用于布设在土体顶面的若干个测量点，每个测量点包括一个用于固定在土体顶面的螺栓，箱体顶部的开口处架设有横梁，所述横梁上对应每个测量点分别设有一个用于测量土体塌陷情况的千分表，且千分表的测头向下垂直延伸并贴紧螺栓的顶面。

2.如权利要求1所述的模拟CD法隧道施工引起地表变形的实验装置，其特征在于：所述推进装置为半圆柱体状的木棒。

3.如权利要求2所述的模拟CD法隧道施工引起地表变形的实验装置，其特征在于：所述隧道模型为空心半圆柱体状的PE管。

4.如权利要求3所述的模拟CD法隧道施工引起地表变形的实验装置，其特征在于：所述箱体由钢化玻璃板组成。

5.如权利要求4所述的模拟CD法隧道施工引起地表变形的实验装置，其特征在于：第一通孔和第二通孔分别位于箱体两侧面的中间处，第一通孔和第二通孔之间的距离与隧道模型的长度和推进装置的长度均相等，且第一通孔的直径、第二通孔的直径、隧道模型的外径和推进装置的直径均相等。

6.采用如权利要求1-5任一项所述的模拟CD法隧道施工引起地表变形的实验装置实施的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，向箱体内填充预定量的土体并压实，以使土体的顶面平整，且使第一通孔底部的切线和第二通孔底部的切线均位于土体的顶面所在的平面上；

步骤2，向箱体内的土体上依次放入左右两个推进装置，并使左右两个推进装置拼合成一个圆柱体；且两个推进装置的一端位于箱体上的第二通孔处，另一端的两个把手经第一通孔外露于箱体；

步骤3，向箱体内继续填充预定量的土体并压实；

步骤4，在土体顶面上预定位置处布置测量点，并安装螺栓；

步骤5，在箱体的开口处架设横梁，安装千分表，并确保千分表的测头向下垂直延伸并贴紧螺栓的顶面；

步骤6，CD法隧道施工模拟：

步骤6.1，握住一组推进模型的把手，按一定抽出速度自箱体的第一通孔向箱体外抽出一定长度的推进装置，间隔预定停顿时长后，从箱体的第二通孔内沿轴向插入对应的隧道模型至触碰到推进装置；同时在抽出推进装置的过程中，按预定时间间隔记录千分表的读数；

按照左、右的顺序依次对两个推进模型进行上述操作；

步骤6.2，自隧道模型触碰到推进装置后，继续按步骤6.1中的抽出速度向箱体1外抽出相同长度的推进装置，间隔与步骤6.1相同的停顿时长后，再将隧道模型向箱体内推进至与推进装置接触；同时在抽出推进装置的过程中，按预定时间间隔记录千分表的读数；

按照左、右的顺序依次对两个推进模型进行上述操作；

步骤6.3，重复步骤6.2，直至推进装置与箱体完全脱离，且隧道模型完全位于箱体内，以模拟CD法隧道施工；同时在抽出推进装置的过程中，按预定时间间隔记录千分表的读数；

步骤7，以与步骤6不同的抽出速度、不同的推进装置抽出长度和不同的停顿时长重复步骤6并记录；

步骤8，根据步骤6和步骤7中得到的各次试验的抽出速度信息、抽出长度信息、停顿时长信息和千分表读数据信息，绘制各次CD法隧道施工模拟中每个测量点处的试验时间-变形量曲线和每个测量点在各次试验中的最终变形量曲线，模拟不同施工参数与地表变形之间的确切关系，并找出CD法隧道施工引发的土体变形量规律。