[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

说明书

本发明公开了一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，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，所述油压活塞单元包括油压仓(14)、套设于该油压仓(14)内的活塞(16)、预留进油管(11)和预留出油管(12)，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)。本发明还公开了一种土体测试方法。本发明的测试装置，一部分附着于盾构管片结构，并随管片预埋近洞周土体内，另一部分通过油压控制系统施加油压对管片外土体进行加载测试，测量精度高，效果好，解决了传统盾构隧道空间限制，难以实现对洞周围岩力学性能的实时测量等问题。

技术领域

本发明属于盾构隧道原位土体应力测试与监测设备技术领域，更具体地，涉及一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置及使用方法。

背景技术

在我国盾构隧道快速发展的今天，既有水下盾构隧道已暴露出了许多衬砌结构问题。从应用效果方面来看，已建或在建水下盾构隧道经常会出现管片错台、拼装接缝开裂，继而产生局部渗漏水，导致隧道结构整体稳定性降低、加剧地面建筑物的不均匀沉降、影响周围水环境变化、严重者将造成大量涌水和隧道被淹事故发生，造成了诸如盾构隧道衬砌外荷载的设计值计算不合理、洞周注浆改良土体力学性质评价困难等等一系列问题。

管片安装后盾尾脱空阶段对附着在管片上的监测测试装置破坏最大，因此测试装置需具备一定的刚度和耐久性，且应与管片紧密接触；由于管片是预制加工而成，因此在测试装置的结构设计上不能影响或改变管片的结构。

而目前使用的监测测试装置，或预埋在管片内与洞周土体接触，或通过钻孔设置在离管片一定距离的位置，都存在许多应用问题，不能够满足使用需求。同时由于盾构隧道施工的特点，使得目前一般常用的围岩测试装置难以进入，且空间受到限制，预埋在洞周的各类监测传感器又极易受施工影响而破坏，无法发挥提供准确洞周信息，保障施工过程高效安全的作用。因此，研制便携小巧同时又不易被破坏的围岩测试装置，对保障盾构隧道的安全施工和运营具有重要的工程意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置及使用方法，针对盾构隧道管片注浆孔的使用环境特点，制备一种通过螺纹与注浆孔紧密接触的油压设备，由于该设备附着于管片，只要管片安装完成，就可以进行盾构隧道施工期和运营期全过程的围岩力学性状测试。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种附着于盾构管片的油压加载原位土体测试装置，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和套设于该油压仓内的活塞，所述油压仓与管片上预留的注浆孔通过中空管轴的端部螺纹紧密连接，活塞在洞周土体压力的作用下沿所述中空管轴移动；且，

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

所述油压控制单元包括进油管、出油管，以及设于该进油管、出油管一端的油压控制系统，所述进油管、出油管通过油管接头分别与所述预留进油管和预留出油管对接，所述油压控制系统通过所述进油管和出油管施加油压对管片外土体进行加载测试。

进一步地，所述进油管、出油管上分别设有进油管阀门和出油管阀门，用于控制该进油管、出油管与所述油压仓内的油液流通。

进一步地，所述进油管阀门和出油管阀门与油管接头之间的进油管、出油管上，分别设有油压表。

进一步地，所述进油管、出油管的端部，对应设有进油油量表、出油油量表，用于实时测量所述进油管和出油管的油液流量。

进一步地，所述预留进油管和预留出油管上下排列设于所述油压仓的一端，且与所述管片内的两主筋绑扎牢固。