[发明专利]一种盾构隧道上覆土体沉降模拟试验平台及试验方法

权利要求书

1.一种盾构隧道上覆土体沉降模拟试验平台，其特征在于：其包括由圆弧形底板、侧板、端板以及顶板围成的模拟实验箱，在所述模拟试验箱内，所述圆弧形底板的上部设置下部开挖注浆气层，下部开挖注浆气层设置连通箱体外部的注浆孔和泄压孔，下部开挖注浆气层的上部填充模拟试验土体形成土体填充层，土体填充层的上部铺设上部气体恒压层，上部气体恒压层的上部铺设所述顶板，顶板上方设置有加载系统。

2.根据权利要求1所述的模拟试验平台，其特征在于：所述上部气体恒压层为横截面矩形的密封充气袋，其上表面与所述顶板的下表面贴合，下表面与所述土体填充层的上表面贴合铺设。

3.根据权利要求2所述的模拟试验平台，其特征在于：所述上部气体恒压层还包括与所述密封充气袋连通的稳压仓。

4.根据权利要求1所述的模拟试验平台，其特征在于：所述下部开挖注浆气层为横截面圆弧形的密封充气袋，其上表面与所述土体填充层的下表面贴合，下表面与所述圆弧形底板的上表面贴合铺设。

5.根据权利要求1所述的模拟试验平台，其特征在于：所述注浆孔设置于模拟试验箱两侧面的侧板，对应所述下部开挖注浆气层位置处；或者设置于模拟试验箱底面的圆弧形底板，位于或靠近所述圆弧形底板的弧形两端最低位置处。

6.根据权利要求1所述的模拟试验平台，其特征在于：所述泄压孔设置于模拟试验箱底面的圆弧形底板，位于或靠近所述圆弧形底板的弧形顶点位置处。

7.根据权利要求1所述的模拟试验平台，其特征在于：所述侧板由若干个矩形的侧板单元组成，侧板单元的宽度与模拟管片的宽度一致，侧板单元与所述底板铰接。

8.根据权利要求7所述的模拟试验平台，其特征在于：所述顶板由若干个矩形的顶板单元组成，顶板单元的宽度与模拟管片的宽度一致，顶板单元与所述侧板单元铰接。

9.根据权利要求8所述的模拟试验平台，其特征在于：所述相邻的顶板单元之间设置有环间隔板。

10.根据权利要求1所述的模拟试验平台，其特征在于：所述加载系统包括支架和布置于所述支架和顶板之间的若干个液压千斤顶。

11.根据权利要求1所述的模拟试验平台，其特征在于：所述模拟试验箱的两侧设置有侧板支撑架。

12.一种盾构隧道上覆土体沉降模拟试验方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)隧道断面选取：选取所需模拟的实际隧道横剖面的一段弧长模拟整个圆形盾构隧道；

(2)土压力计算：选择需要模拟的一层或几层土体，计算出拱顶上方厚度h范围内土体的土压力及h范围以上土体的土压力；

(3)模拟试验平台组装：

i、安装圆弧形底板、侧板和端板；

ii、将下部开挖注浆气层铺设于所述圆弧形底板上并充气使下部开挖注浆气层内的气压和所要模拟的拱顶上方承受的全部上覆土压力一致；

iii、在所述下部开挖注浆气层上铺设不同性质和厚度的拱顶上覆试验土体形成土体填充层，各土层厚度总和h；

iv、安装上部气体恒压层、顶板和加载系统；

(4)加载及上部土压恒压控制：通过加载系统初步加载至拱顶上方h范围以上土体的土压力值，调节加载系统对顶板施加的压力，以及借助上部气体恒压层的稳压仓，使得上部气体恒压层内的气压和拱顶上方h范围以上土体的土压力一致、均匀，从而实现拱顶上方土体的原状土压力模拟；

(5)隧道开挖注浆模拟：通过卸压孔从下部开挖注浆气层卸压模拟开挖，卸压同时通过注浆孔进行同步注浆，通过注浆压力和下部开挖注浆气层内气体卸压情况进行控制模拟盾构开挖；

(6)盾构推进模拟：一环卸压注浆模拟开挖结束后，间隔一定时间依次调控下一环卸压注浆开挖即可模拟盾构推进过程。