[发明专利]一种模拟环形隧洞流质充填衬砌支护结构受力的装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟环形隧洞流质充填衬砌支护结构受力的装置及方法，反力框架的内侧壁上加工有滑槽，所述滑槽上滑动配合安装有第一受力板和第二受力板，在预制反力框架上通过磁性表座位移计放置结构安装有磁性表座位移计，在第一受力板和预制反力框架之间设置有千斤顶，在第一受力板和第二受力板之间均布设置有多根弹簧，在第二受力板的外端面固定有凸起加载板，所述凸起加载板的表面粘贴有压力传感器，所述凸起加载板的凸起加载面可嵌入分离式圆形钢管开口处。装置结构简单、成本低、操作方便，可应用于各种不同条件下对隧洞的研究，为环形隧洞流质充填衬砌支护技术的推广打下坚实的基础，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

技术领域

本装置涉及一种模拟环形隧洞流质充填衬砌支护结构受力的装置及方法，主要适用于工程隧洞、工程巷道、采矿岩洞支护等领域。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的快速发展，以高速公路和国道为主体的快速交通网络的建设取得了突飞猛进的进步，山区公路隧洞作为高速公路的一个重要组成部分，在日趋注重高速公路环保、经济和效率的今天，起着愈发突出的作用。然而，由于隧洞所处的地质条件和工程条件愈发复杂，隧洞施工中及施工后的问题也愈发突出，如关角铁路隧道施工期间，隧底上鼓约1m，通车后隧底上鼓30cm；辛普伦铁路隧道横通道边墙、拱部和底部破裂、隆起。因此，解决这一系列问题支护技术的研究对隧洞工程具有重要意义。

目前所见的隧洞受力模拟装置都无法真实的模拟隧洞所受到的力，对隧洞的研究有一定的局限性，其主要在于现有模拟装置体积过大，操作极其不方便，且对其受力不能很好得记录，而有些装置则不能很好得模拟隧洞受力情况，使对其上所受力的分析偏离真实，因此，设计一种模拟隧洞受力的装置及方法是非常重要的。

发明内容

本发明针对自主提出的运用于工程中的流质充填衬砌支护技术，为解决目前的装置不能很好的模拟隧洞开挖后的受力情况，且都无法真实的测得环形隧洞流质充填衬砌支护结构受力特征和相关规律，自主设计了一种能够真实模拟环形隧洞流质充填衬砌支护结构受力的装置及方法，该装置可实时监测测得各项力学参数，实时对隧洞受力情况及时反馈；装置结构简单、成本低、操作方便，可应用于各种不同条件下对隧洞的研究，为环形隧洞流质充填衬砌支护技术的推广打下坚实的基础，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种模拟环形隧洞流质充填衬砌支护结构受力的装置，其特征在于，它包括预制反力框架，所述预制反力框架的内侧壁上加工有滑槽，所述滑槽上滑动配合安装有第一受力板和第二受力板，在预制反力框架上通过磁性表座位移计放置结构安装有磁性表座位移计，在第一受力板和预制反力框架之间设置有千斤顶，在第一受力板和第二受力板之间均布设置有多根弹簧，在第二受力板的外端面固定有凸起加载板，所述凸起加载板的表面粘贴有压力传感器，所述凸起加载板的凸起加载面可嵌入分离式圆形钢管开口处；所述分离式圆形钢管内部可填充流动性较好的流质缓冲层，所述流质缓冲层通过包裹袋包裹并设置在分离式圆形钢管内部，在包裹袋上预留相应的卸压口，所述卸压口通过卸压导管与抽吸设备相连。

所述第一受力板和第二受力板的两端加工有与滑槽相配合的凸滑条。

所述磁性表座位移计放置结构包括平行布置的细钢筋，所述细钢筋平行焊接固定在预制反力框架上，在细钢筋之间焊接固定有钢板，所述磁性表座位移计固定安装在钢板上；所述磁性表座位移计的指针与分离式圆形钢管外侧表面各监测点接触。

所述第一受力板和第二受力板相配合的端面对称设置有多个均布的弹簧固定栓，所述弹簧定位安装在弹簧固定栓之间。

所述分离式圆形钢管与凸起加载板所接触的受力加载部位留有一可使凸起加载板的凸起结构面嵌入的加载口。

所述分离式圆形钢管外侧表面不同受力位置粘贴有应变片，所述应变片与应变采集仪连接。

所述流质缓冲层可选择流动性较好的密闭气、水填充物、细砂包裹物或陶粒。