[发明专利]一种隧洞衬砌结构模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种隧洞衬砌结构模型试验装置，包括压力舱(1)、衬砌层(2)、应力加载机构(3)和监测系统(4)，所述压力舱(1)整体呈圆筒形，包括前舱门(11)、舱体(12)和后舱门(13)；所述衬砌层(2)安装或浇筑于所述舱体(12)内部，衬砌层(2)筒体两端面与舱体(12)两端面齐平；所述应力加载机构(3)包括加载腔(31)、压力管(32)、汇压阀(33)和压力水泵，所述加载腔(31)外壁与舱体(12)内壁贴合，加载腔(31)内壁与衬砌层(2)外壁贴合，所述压力管(32)与汇压阀(33)埋设于衬砌层(2)内部，所述汇压阀(33)通过舱体(12)对应接头与外部压力水泵连接；所述监测系统(4)包括监测仪器和数据采集仪器，所述监测仪器埋设于衬砌层(2)内部，仪器线缆从舱体(12)引出后与外部数据采集仪器连接，所述前舱门(11)设有内水压力表(111)、内腔排水阀门(112)、内密封圈(113)、外密封圈(114)、螺栓(115)、螺栓孔(116)和加强肋(117)；所述舱体(12)设有应力加载阀门外接头(121)、应力加载阀门内接头(122)、外腔注水加压阀门(123)、混凝土灌注孔(124)、外腔排气阀门(125)、外腔排水阀门(126)、外水压力表(127)、监测仪器线缆出口(128)、底座(129)和螺栓孔(116)；所述后舱门(13)设有内腔注水加压阀门(131)、内腔排气阀门(132)、内密封圈(113)、外密封圈(114)、螺栓(115)、螺栓孔(116)和加强肋(117)，在所述舱体(12)内壁铺设有长丝土工布(14)。

2.根据权利要求1所述的一种隧洞衬砌结构模型试验装置，其特征在于，所述监测仪器线缆出口(128)采用双层法兰结构，包括出口接头(1281)、密封垫(1282)、中部法兰板(1283)、密封胶层(1284)与顶部法兰板(1285)，所述的中部法兰板(1283)与顶部法兰板(1285)在相同位置处开设有线缆导出孔(1286)，所述监测仪器的单根线缆分别穿过中部法兰板(1283)与顶部法兰板(1285)上的线缆导出孔(1286)，所述密封垫(1282)安装于出口接头(1281)与中部法兰板(1283)之间，所述中部法兰板(1283)与顶部法兰板(1285)之间均匀涂抹密封胶后采用螺栓压紧形成密封胶层(1284)。

3.根据权利要求1所述的一种隧洞衬砌结构模型试验装置，其特征在于，所述衬砌层(2)由素混凝土、钢筋混凝土或环锚预应力混凝土浇筑成形，所述衬砌层(2)外壁与加载腔(31)内壁贴合，所述衬砌层(2)筒体两端面与舱体(12)两端面齐平；所述衬砌层(2)内壁与前舱门(11)、后舱门(13)通过内密封圈(113)进行密封形成内水加压腔(21)；所述衬砌层(2)外壁与舱体(12)内壁、前舱门(11)、后舱门(13)通过螺栓(115)和外密封圈(114)进行密封形成外水加压腔(22)。

4.根据权利要求1所述的一种隧洞衬砌结构模型试验装置，其特征在于，所述加载腔(31)由橡胶硫化而成的方形扁平囊体，在所述加载腔(31)的方形面设有前接头(311)与后接头(312)。

5.根据权利要求1所述的一种隧洞衬砌结构模型试验装置，其特征在于，所述汇压阀(33)包括内接口(331)、阀体(332)、汇压管(333)和外接头(334)，所述汇压管(333)将内接口(331)与外接头(334)连接为一体，所述汇压阀(33)的内接口(331)与应力加载阀门内接头(122)连接，埋设于衬砌层(2)内部，所述加载腔(31)沿环向分片，轴向分段安装在舱体(12)内壁，用所述压力管(32)将环向相邻加载腔(31)的前接头(311)与后接头(312)串联后接入汇压阀(33)的外接头(334)，所述的压力水泵可分别与应力加载阀门外接头(121)、外腔注水加压阀门(123)、内腔注水加压阀门(131)连接。