[发明专利]一种盾构机下穿已有盾构隧道模拟装置及模拟方法

权利要求书

1.一种盾构机下穿已有盾构隧道模拟装置，其特征在于，包括内部填充模型土的模型箱、加载梁、千斤顶、钢套筒及盾构管片模型；所述模型箱的顶部开口，开口处设置顶板，顶板与模型箱的内壁滑动连接；顶板上设置千斤顶，千斤顶上设置加载梁；

所述模型箱内设置盾构隧道模型，盾构隧道模型的外壁上设置土压力盒和应变片，盾构隧道模型的外侧环向分布有位移计；

所述盾构隧道模型的下方模型箱上对称开有两个大小相等的圆孔，分别作为模拟盾构机开挖的始发口和接收口，圆孔的中心连线与盾构隧道模型的轴线呈十字交叉状；

所述盾构管片模型之间用石膏连接成环；

所述钢套筒的外径与盾构管片模型的外径相同且小于始发口和接收口的直径。

2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述千斤顶为三个，千斤顶与顶板接触面的形心的位置在盾构隧道模型轴线的正上方，两个千斤顶对称设置在顶板的边缘处，一个设置在顶板的中心处。

3.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述模型箱的材质为透明的亚克力材料。

4.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述模型土为砂土。

5.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述盾构隧道模型为石膏材料制成。

6.一种盾构机下穿已有盾构隧道模拟方法，其特征在于，采用权利要求1所述的模拟装置，包括如下步骤：

步骤一：将应变片和土压力盒贴到盾构隧道模型的外表面，将盾构隧道模型和位移计一起埋置于模型箱内，位移计沿盾构隧道模型的环向设置，应变片、土压力盒及位移计通过导线连接到数据采集系统，为保证埋置位置的准确，将模型土分多层放入模型箱并且每层模型土都压实稳定之后再放入下一层模型土，每层模型土的厚度都不超过10cm；

步骤二：盖上顶板，启动千斤顶，向顶板传递一定的压力，顶板再向模型土传递压力，模拟隧道埋深的地应力；

步骤三：千斤顶压力与土体位移稳定后，通过数据采集系统读取土压力盒、应变片、位移计的初始数据；

步骤四：将钢套筒放入始发口进行开挖和支护，用小铲在钢套筒中慢速开挖并将开挖后的渣土及时取出，用钢尺监测开挖的距离，每开挖到盾构管片模型宽度的距离把事先预制好的管片放入隧道中进行管片支护，管片之间用石膏连接，循环开挖支护至接收口；

步骤五：每开挖一定距离，通过数据采集系统读取土压力盒、应变片、位移计的数据，得到盾构下穿已有盾构隧道过程对已有盾构隧道的影响。