[发明专利]一种多功能盾构同步注浆模型试验装置

说明书

本发明涉及一种多功能盾构同步注浆模型试验装置，包括透明土箱，插入透明土箱内的模拟盾尾，插入模拟盾尾内的模拟管片，透明土，带有多条注浆管路的注浆系统，套在模拟管片上的注浆环片，带有推进杆的推进系统，多个摄像机；模拟管片的两端与透明土箱的内壁相接触或者露出透明土箱外，模拟盾尾的一端露出透明土箱外，模拟盾尾和模拟管片之间留有环形空间，注浆环片位于环形空间内，注浆管路连接在注浆孔上，相邻两个注浆孔喷出的浆液的颜色互不相同，模拟盾尾与推进杆固定连接，多个摄像机沿着圆周方向设置在推进杆上。本模型试验装置可以模拟地下水定向渗流下注浆过程并精确定量分析浆液扩散过程，属于盾构同步注浆模型试验平台的技术领域。

技术领域

本发明涉及盾构同步注浆模型试验平台，尤其涉及一种多功能盾构同步注浆模型试验装置。

背景技术

随着城市化的快速推进，城市的交通建设和建筑物的密集之间矛盾逐渐凸显，为解决这一矛盾，越来越多的城市将目光投向地下空间的开发，其中地下隧道逐渐被各大城市充分利用，在众多隧道施工法中，盾构法经过一百多年的发展逐渐成为地下工程的主流的施工工法，相对于传统的盾构施工方法，盾构法有其独特的施工优点，其中主要优点有不影响地面交通及居民生活，且盾构的推进、管片的安装以及壁后注浆等流程大幅度提升了隧道施工的效率同时节省了大量人力。

国内外对隧道施工的理论方法主要为经验法、解析解方法以及试验法，其中试验法包括工程尺度和室内尺度，由于工程尺度的成本要求较高而且不能重复使用，因此室内尺度的研究备受关注和使用，其中缩尺试验具有一定的可重复性，成本较现场试验低廉，而且能够根据所研究的问题添加多种现场试验无法实现的条件，其中同步注浆是整个盾构隧道施工最关键的环节之一，目前对隧道施工同步注浆模型试验的专利所研究的问题都比较单一，基本都是在不同注浆环境下对周围土的扰动影响以及管片受压分析，并没有系统的、全面的模拟整个隧道开挖过程中所存在的一系列可变因素。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种多功能盾构同步注浆模型试验装置，可以模拟注浆过程并监测注浆过程。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多功能盾构同步注浆模型试验装置，包括透明土箱，水平插入透明土箱内的模拟盾尾，插入模拟盾尾内的模拟管片，填充在透明土箱内的透明土，带有多条注浆管路的注浆系统，套在模拟管片上的注浆环片，带有推进杆的推进系统，多个摄像机；模拟管片呈透明状，模拟管片固定安装，模拟管片的两端与透明土箱的内壁相接触或者露出透明土箱外，模拟盾尾的一端露出透明土箱外，模拟盾尾和模拟管片之间留有环形空间，注浆环片位于环形空间内，注浆环片上设有多个沿着圆周方向分布的注浆孔，注浆管路穿过环形空间并连接在注浆孔上，相邻两个注浆孔喷出的浆液的颜色互不相同，模拟盾尾与推进杆固定连接，多个摄像机沿着圆周方向设置在推进杆上。

进一步的是：模拟盾尾呈圆筒形，模拟盾尾的内壁固设有多组滚珠，多组滚珠沿着模拟盾尾的轴线方向依次分布，每一组滚珠中的多个滚珠沿着圆周方向分布。

进一步的是：空间内设有盾尾刷和遇水膨胀橡胶圈，遇水膨胀橡胶圈固定在注浆环片上，遇水膨胀橡胶圈密封住模拟盾尾、注浆环片、模拟管片之间的缝隙，盾尾刷和遇水膨胀橡胶圈沿着模拟盾尾的移动方向依次设置。

进一步的是：摄像机为高清广角摄像机，多个摄像机分成多组，多组摄像机沿着推进杆的轴线方向依次分布，每一组摄像机中的所有摄像机沿着圆周方向分布，相邻摄像机之间的夹角为120°，模拟管片采用透明环氧树脂材料，且模拟管片外表面通过均匀网格进行划分。

进一步的是：推进系统包括推进液压缸，推进杆包括相对移动式连接在一起的固定杆和移动杆，推进液压缸的输出端连接在移动杆上，模拟盾尾端部的内壁通过多根杆体和移动杆固定连接，固定杆位于模拟管片的内部。