[发明专利]一种隧道模型试验隧洞开挖装置及方法

说明书

本发明公开了一种隧道模型试验隧洞开挖装置及方法，解决了现有技术开挖过程中效率较低、开挖误差大的问题，通用性强，可重复利用，方便安装和拆除，可根据试验需求设定不同的开孔形状和开挖位置，能够完成多种工况。其技术方案为：包括模型试验箱、定向装置和钻孔装置，模型试验箱用于填筑模型试验相似材料，其相对应的两侧分别开设隧道开孔，所述隧道开孔能够通过开孔挡板封堵；定向装置可拆卸安装于模型试验箱一侧的隧道开孔位置，包括若干定位筒；钻孔装置能够穿过所述定位筒，通过旋转钻孔装置实现钻孔开挖。

技术领域

本发明涉及隧道模型试验领域，尤其涉及一种隧道模型试验隧洞开挖装置及方法。

背景技术

土木工程领域中，无论是公路隧道还是轨道交通隧道，在施工和运营过程中受地质条件、交通荷载、施工质量等因素的影响不可避免的会产生一系列隧道病害，隧道工程的安全开展和运营需要进行大量的科学研究，隧道模型试验是研究隧道检测技术的重要途径。

目前，隧道模型试验主要是大尺寸的相似模型试验，模型试验需要在尺寸和材料上与实际工程有相同比例的比例尺，通过模型试验模拟隧洞开挖过程监测隧洞开挖过程及后期加载过程中隧道力学参数分析衬砌病害演变规律。隧道模型试验材料较为坚硬，因此试验中隧洞的开挖是十分困难的。发明人发现，目前常规的办法是利用钢铲人工开挖，但由于模型试验材料较为坚硬且工作空间小，在开挖的过程中效率较低，开挖误差大，特别是当进行多次试验时工作量和时间成本过高，并且隧洞的开挖具有一定的时效性，开挖时间过长会严重影响影响试验结果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种隧道模型试验隧洞开挖装置，通用性强，可重复利用，方便安装和拆除，可根据试验需求设定不同的开孔形状和开挖位置，能够完成多种工况。

本发明的第二目的是提供一种隧道模型试验隧洞开挖装置的使用方法，实现隧道模型试验隧洞的标准开挖，减少了试验工作量，提高了试验的准确性和一致性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种隧道模型试验隧洞开挖装置，包括：

模型试验箱，用于填筑模型试验相似材料，其相对应的两侧分别开设隧道开孔，所述隧道开孔能够通过开孔挡板封堵；

定向装置，可拆卸安装于模型试验箱一侧的隧道开孔位置，包括若干定位筒；

钻孔装置，能够穿过所述定位筒，通过旋转钻孔装置实现钻孔开挖。

作为进一步的限定，所述开孔挡板通过档杆固定，所述档杆可拆卸连接于模型试验箱侧面，且档杆的安装位置可调。

作为进一步的限定，所述模型试验箱包括试验箱框架和安装于试验箱框架的透明挡板，相对设置的两个透明挡板开设隧道开孔。

作为进一步的限定，所述定向装置包括支架、安装于支架两侧的定位板，两个定位板之间安装多个定位筒且定位板之间形成镂空结构。所述定位板开设定位孔，定位筒与定位孔可拆卸连接。

作为进一步的限定，所述钻孔装置包括钻杆，钻杆主体具有螺旋挡板，钻杆一端安装旋转把手，旋转把手能够为钻杆提供旋转动力。

本发明的实施例还提供了一种隧道模型试验隧洞开挖装置的使用方法，包括：

根据试验要求设计装置尺寸，加工隧道开孔及定装置的定位孔；

装置安装完成后，在模型试验箱内部分层填筑相似材料；模型试验在填筑过程中利用开孔挡板将模型试验箱两侧的隧道开孔堵住；

相似材料填筑完成后拆除挡板，安装定向装置，通过定位筒固定钻孔装置；

旋转钻孔装置进行钻孔，完成一个位置的钻孔后移动钻孔装置，进行其它位置的钻孔；