[发明专利]一种富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱

说明书

本发明提供一种富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱，温度场模型实验箱包括箱体，箱体呈长方体中空状，箱体顶部敞口；箱体内填充有土体，土体与施工现场的土体相同；箱体的内壁表面均匀的铺设保温层，该保温层用于实验时减少箱体内部热量散失；箱盖，箱盖中心处的前后两侧分别设有两个箱体盖板预留孔，便于实验数据采集测线的引出；本发明提供的富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱可以模拟不同冻结温度下，管幕冻结温度场的发展变化规律与分布特点；通过对比不同限位盐水温度下，限位管对冻结壁弱化的影响效果；从而优选出合适的冻结温度、限位温度以及合适的冻结时间，为管幕冻结法的进一步推广运用提出指导意见。

技术领域

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱。

背景技术

管幕冻结施工以一定数量的顶管组成受力结构，通过顶管内安装冻结管的方式，对管幕周围含水地层进行冻结，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进行地下工程掘砌作业。进而在管幕内部进行隧道开挖施工。该施工方法充分结合了人工冻结法和管幕法的优势，成为一种新的隧道施工方法。该方法是一种适用于富水地层浅埋隧道开挖的施工方法。

同时该方法也有一定的风险，供冷不足或外部热源可导致冻土帷幕范围和强度退化，在流水作用下冻土可快速消融；冻结不当会产生冻胀融沉，对环境有一定的影响，严重时具有一定的破坏力，融沉控制不当可导致结构差异沉降和长期沉降。目前该方法实际工程案例极少，缺少对施工过程中温度场分布及变化规律全面系统的研究，阻碍了该方法的进一步推广利用。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱来进行相似模型实验，以便形象直观的研究管幕冻结的温度场变化规律。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱以至少解决现有技术中存在的无法对管幕冻结法进行温度场相似模型实验的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱，优选，所述温度场模型实验箱包括，箱体，所述箱体呈长方体中空状，所述箱体顶部敞口；所述箱体内填充有土体，所述土体与施工现场的土体相同；所述箱体的内壁表面均匀的铺设保温层，该保温层用于实验时减少箱体内部热量散失；箱盖，所述箱盖可适配盖设在所述箱体上，所述箱盖中心处的前后两侧分别设有两个箱体盖板预留孔，便于实验数据采集测线的引出。

如上所述的一种富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱，优选，所述箱体包括左侧板、右侧板、前侧板、后侧板和底板；与所述前侧板的中心同一水平高度处，沿所述前侧板的宽度方向均匀设有顶管孔，五个所述顶管孔从左至右依次为第一顶管孔、第二顶管孔、第三顶管孔、第四顶管孔和第五顶管孔；五个所述顶管孔均沿与所述前侧板垂直的方向延伸贯通至所述后侧板的外表面；所述第一顶管孔、第三顶管孔和第五顶管孔内设有第一类顶管，所述第二顶管孔和第四顶管孔内设有第二类顶管。

如上所述的一种富水砂层浅埋隧道管幕冻结施工温度场模型实验箱，优选，所述第一类顶管由冻结管和空心顶管a组成；所述空心顶管a中心轴所在的虚拟水平面与所述空心顶管a内壁的两个交线非别为左交线a和右交线a；所述左交线a的上下两侧沿所述空心顶管a长度方向各设有冻结管，所述右交线a的上下两侧与所述左交线a的相对位置处也设有冻结管，所述冻结管的一端与所述空心顶管a的前端面齐平，所述冻结管的另一端与所述空心顶管a的后端齐平；左侧的两个所述冻结管与右侧的两个所述冻结管外侧均设有水泥层，用于将冻结管粘结在所述空心顶管内壁。