[发明专利]一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验装置，其特征在于，包括模型箱、隧道模型、加载器、光学测量部分，模型箱由有机玻璃构成，模型箱内装有透明土，隧道模型放置在模型箱中，隧道模型上附有土压力盒、弯矩测量点、水压力计，弯矩量测点由贴在隧道模型内外的光纤式应变传感器构成，水压力计设置多个，水压力计固定在水压力计固定架上，光纤式应变传感器、土压力盒、水压力计通过电缆线连接到数据采集仪，所述的加载器放置在横梁上，横梁设置在模型箱顶部，横梁通过横梁螺栓与模型箱连接，桩模型固定在加载器上，所述的光学量测部分包括激光器和CCD相机，激光器固定在横梁上，CCD相机放置CCD相机支架上，CCD相机支架设置在模型箱上，模型箱放置在离心机的吊篮内。

2.根据权利要求1所述的一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验装置，其特征在于，所述的透明土由熔融石英砂、混合矿物油组成，所述的熔融石英砂粒径为0.1～1.0mm，混合矿物油由正十二烷和十五号白油按照质量比5:1混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验装置，其特征在于，所述的隧道模型表面涂抹环氧树脂，沾满熔融石英砂。

4.根据权利要求1所述的一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验装置，其特征在于，所述的激光器为片(线)光源激光器，所述的CCD相机的镜头轴线与激光器在透明土中形成的激光面垂直。

5.根据权利要求1所述的一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验装置，其特征在于，所述的横梁上设有多个横梁螺栓孔，改变加载器位置可以模拟不同位置的静压沉桩。

6.根据权利要求1所述的一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验装置，其特征在于，所述的加载器设有马达，马达与丝杆连接，丝杆通过螺母与传动杆连接，传动杆连接压力计，压力计下方连接固定抓取臂和活动抓取臂，固定抓取臂和活动抓取臂的末端设有半椭圆形夹具，半椭圆形夹具上附有橡胶片，半椭圆形夹具上预留螺栓孔。

7.一种应用权利要求1-6任一项所述装置的一种模拟静压沉桩挤土效应对邻近既有隧道影响的离心试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：试验前将隧道模型表面涂抹环氧树脂，沾满熔融石英砂；

步骤2：将正十二烷和十五号白油按照质量比5:1混合而成混合矿物油，与熔融石英砂混合后，制成透明土，分层装填进模型箱；

步骤3：装填透明土过程中，将隧道模型放入透明土中，并将弯矩量测点、土压力盒、水压力计的电缆线接出；

步骤4：将模型箱放入离心机的吊篮，连接数据采集仪，开启离心机进行试验，控制加载器按预设情况进行静压沉桩，同时控制激光器发出片光源，利用CDD相机对观测土体进行自动拍照；

步骤5：试验完成后，移去透明土和模型箱。