[发明专利]一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置及方法

权利要求书

1.一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，包括附着于盾构管片的油压活塞单元以及与该油压活塞单元对接的油压控制单元；其中，

所述油压活塞单元包括油压仓(14)和套设于该油压仓(14)内的活塞(16)，所述油压仓(14)与管片(18)上预留的注浆孔通过中空管轴(15)的端部螺纹紧密连接，活塞(16)在洞周土体压力的作用下沿所述中空管轴(15)移动；且，

所述油压活塞单元还包括预留进油管(11)和预留出油管(12)，二者分别与所述油压仓(14)上的输油孔通过密封螺栓(13)连接；

所述油压控制单元包括进油管(5)、出油管(6)，以及设于该进油管(5)、出油管(6)一端的油压控制系统(1)，所述进油管(5)、出油管(6)通过油管接头(10)分别与所述预留进油管(11)和预留出油管(12)对接，所述油压控制系统(1)通过所述进油管(5)和出油管(6)施加油压对管片(18)外土体进行加载测试。

2.根据权利要求1所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述进油管(5)、出油管(6)上分别设有进油管阀门(7)和出油管阀门(8)，用于控制该进油管(5)、出油管(6)与所述油压仓(14)内的油液流通。

3.根据权利要求1或2所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述进油管阀门(7)和出油管阀门(8)与油管接头(10)之间的进油管(5)、出油管(6)上，分别设有油压表(9)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述进油管(5)、出油管(6)的端部，对应设有进油油量表(3)、出油油量表(4)，用于实时测量所述进油管(5)和出油管(6)的油液流量。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述预留进油管(11)和预留出油管(12)上下排列设于所述油压仓(14)的一端，且与所述管片(18)内的两主筋绑扎牢固。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述预留进油管(11)和预留出油管(12)均采用为不锈钢金属材质制备而成。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述中空管轴(15)一端设有密封塞(17)，其靠近洞周土体一侧端部为平面结构，该平面结构的直径大于所述中空管轴(15)的直径。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述密封塞(17)为橡胶材质。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，其特征在于，所述油压控制单元包括加载控制面板(2)。

10.一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试方法，应用如权利要求1-9中任一项所述的附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置完成，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将油压仓(14)、活塞(16)通过中空管轴(15)预先安装在选定的管片(18)上，并用密封塞(17)封闭中空管轴(15)，待管片(18)安装完毕后，将进油管(5)、出油管(6)连接到预留进油管(11)和预留出油管(12)上，将油管接头(10)拧紧，打开进油管阀门(7)与出油管阀门(8)，打开排气孔，注油排空油压仓(14)内空气，之后关闭出油管阀门(8)；

S2：加载测试之前先用一长杆通过注浆孔和中空管轴(15)将密封塞(17)推开；利用加载控制面板(2)增加油压仓(14)内油压，读取并记录进油油量表(3)、出油油量表(4)与油压表(9)的数值，测试完成后打开出油管阀门(8)卸油压至稳定值；

S3：通过油量增加量推算活塞(16)的位移，结合油压值计算扰动土体初始土压力、弹性模量与抗压强度并记录数据；

S4：如果洞周土体力学性质较差，则通过注浆孔和中空管轴(15)进行二次注浆，当注浆完成后，可再次连接油压控制系统(1)和进油管(5)、出油管(6)，加压测试改良土体的力学性状，如改良土体达到设计要求，可暂时封闭注浆孔；

S5：测试工作完成后，可将油管接头(10)拆开，临时移除油压控制系统(1)，待下次使用时可再次安装拼接，通过实时测试，可实现对盾构隧道周围改良土体强度的长期观测。