[实用新型]一种多仓分隔式水囊排水的盾构掘进地层损失模拟装置

说明书

本实用新型涉及一种多仓分隔式水囊排水的盾构掘进地层损失模拟装置，装置包括上端开口的模型试验土箱，模型试验土箱内设置水平的模型盾构，模型盾构外的模型试验土箱内填满地层土；模型盾构外壁沿纵向环周设置水囊，水囊沿圆周方向分隔成若干个相对独立的仓室；每个水囊仓室都设有一个独立的排水软管，排水软管一端接入水囊仓室，另一端穿过模型试验土箱预留孔洞接入量模型试验土箱外的量杯中，地层损失大小通过控制水囊排水量实现。本实用新型具有实验装置简单、功能多样、成本低且工艺简便等优势，可为各类工况下盾构掘进地层损失机理与位移规律研究提供了全新思路与试验方式，为确保盾构掘进施工安全与周边环境安全提供了技术支撑。

技术领域

本实用新型属于地下工程技术领域，具体涉及一种多仓分隔式水囊排水的盾构掘进地层损失模拟装置。

背景技术

随着经济的快速发展，为引导城市合理布局和有序开发，充分利用地下资源为城市发展提供广阔的延伸空间，近年来地下空间逐步向大埋深、大空间方向发展，各类复杂环境下的近距离穿越工程不断涌现，已经在一定程度上制约了城市地下空间的开发利用。随着盾构技术的不断发展，目前制约技术全面发展的一大因素是盾构掘进地层损失及其应对措施。在某些工况下，甚至成为了制约盾构工法与地下空间开发的控制因素，甚至导致地下空间无法实施。

盾构掘进地层损失机理与位移控制措施是否合理，直接关系到工程自身与周边环境安全、工程造价，地层损失与变形措施不到位，将会造成巨大的安全隐患与投资浪费。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多仓分隔式水囊排水的盾构掘进地层损失模拟装置，在模型试验土箱内设置模型盾构，在模型盾构圆周方向布置多仓分隔的水囊，水囊沿隧道纵向按特定间距设置，模型盾构四周填筑与原状土吻合的模型试验地基土（地层），通过分仓水囊内液体的排出，对盾构隧道圆周方向任意部位、任意地层损失率情况下的盾构掘进工况进行模拟，明确典型工况与典型地层情况下地层损失率的影响及其应对措施。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种多仓分隔式水囊排水的盾构掘进地层损失模拟装置，其特征在于：

包括上端开口的模型试验土箱，模型试验土箱内设置有水平的模型盾构，模型盾构外的模型试验土箱内填满地层土；

模型盾构外壁沿纵向环周设置水囊，试验中模拟地层损失，水囊沿圆周方向分隔成若干个相对独立的仓室；

水囊采用袋式输液器，包括液袋和进出液软管，每个水囊仓室都设有一个独立的进出液软管和排水软管，排水软管一端接入水囊仓室的进出液软管，另一端穿过模型试验土箱预留孔洞接入模型试验土箱外的量杯中。

模型试验土箱内的地层土表面设置有差动式数显位移计，地层土内多个深度处设置有差动式数显位移计和测斜仪。

排水软管上安装有流量调节器，地层损失大小通过流量调节器控制水囊排水量实现。

充满水的水囊通过粘结剂粘贴到模型盾构外壁。

模型试验土箱包括底部的模型底座及外周的模型侧墙组成上端开口的箱体结构。

模型盾构底部与模型底座之间设置有模型盾构固定用竖杆；

模型盾构横向两侧与模型侧墙之间设置有模型盾构固定用横杆。

模型侧墙前面和一个侧面采用透明钢化玻璃制作，其余两个侧面和模型底座采用钢板制作。

模型盾构采用钢管模拟隧道衬砌结构，其固定用横杆和竖杆采用Q235H型钢，其中横杆两端分别焊接于模型试验土箱侧面钢板和模型盾构拱腰，而竖杆两端分别焊接于模型试验土箱底座钢板和模型盾构拱底。

本实用新型具有以下优点：