[发明专利]一种装配式衬砌受力变形的室内模拟试验装置及方法

说明书

本发明实施例提供一种装配式衬砌受力变形的室内模拟试验装置及方法，该装置包括模型箱，所述模型箱内填充有土体，土体中埋设有隧道模型，所述隧道模型由初次衬砌模型和装配式管片模型组成，所述装配式管片模型置于混凝土导向平台上并通过水泥砂浆垫层套装固定于初次衬砌模型内，所述装配式管片模型两端设置可拆卸盖板，基准梁的两端分别穿过两端的可拆卸盖板后固定在所述装配式管片模型中，所述隧道模型上设置有监测装置。

技术领域

本发明属于山岭隧道模型试验技术领域，特别涉及一种装配式衬砌受力变形的室内模拟试验装置及方法，适用于矿山法开挖山岭隧道工况的模拟，尤其是对矿山法施工的装配式衬砌山岭隧道特别适用。

背景技术

目前我国山岭公路隧道常采用钻爆法施工，隧道衬砌大多为传统的现场浇筑法施工，这对人员健康安全、工程质量和工程效率等，均较为不利。随着建设水平和技术的提高，隧道建设趋向标准化、机械化、预制化方向发展，装配式技术可以较好的解决以上问题。利用矿山法开挖并完成隧道初期支护，再利用配套机械设备进行预制混凝土管片拼装，并进行管片壁后充填、注浆，完成隧道二次衬砌，其中预制混凝土管片按生产工艺要求，在工厂标准化、批量加工制作，保证管片生产质量、隧道强度、防水及使用年限要求。通过研究既能保证施工质量，提高施工进度。

目前，国内对采用装配式衬砌的钻爆法施工公路隧道研究还处于初级阶段，对装配式衬砌断面形状、衬砌分块、结构计算等缺少研究。通过室内模型试验的方法，不仅可以解决软件模拟当中存在的诸多问题，如装配式管片受力不合理问题，同时也为装配式衬砌隧道的完善与发展提供可靠的数据资料，为装配式衬砌隧道的结构设计及结构模型优化提供数据保障。

综上所述，装配式衬砌隧道还有诸多内容需要研究，亟需通过室内模型试验获取数据资料，以进一步优化、改进装配式衬砌隧道技术。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种装配式衬砌受力变形的室内模拟试验装置及方法，以解决现有存在的装配式管片受力不合理问题。

为实现上述技术目的，本发明实施例采用了以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种装配式衬砌受力变形的室内模拟试验装置，包括模型箱，所述模型箱内填充有土体，土体中埋设有隧道模型，所述隧道模型由初次衬砌模型和装配式管片模型组成，所述装配式管片模型置于混凝土导向平台上并通过水泥砂浆垫层套装固定于初次衬砌模型内，所述装配式管片模型两端设置可拆卸盖板，基准梁的两端分别穿过两端的可拆卸盖板后固定在所述装配式管片模型中，所述隧道模型上设置有监测装置。

进一步地，所述初次衬砌模型由若干管片模型首尾拼接围合而成，所述管片模型表面均匀设置锚杆模型。

进一步地，所述监测装置包括数据采集仪以及均与所述数据采集仪相连的第一位移计、土压力盒、微型土压力计、第二位移计和应变片，

其中，所述第一位移计，用于测定隧道模型的结构绝对变形，通过读取前后读数的变化，收集隧道模型结构的绝对变形程度；

所述土压力盒设置在初次衬砌模型外壁的两侧拱腰、拱顶以及拱底位置，通过读取过程中土压力盒的读数，收集初次衬砌模型周围的土体压力分布情况；

所述微型土压力计安装在装配式管片模型外壁的拱顶、拱底及拱腰处，通过读取微型土压力计的读数，收集初次衬砌模型与装配式管片模型之间的压力分布情况；

所述第二位移计安装在装配式管片模型内，即一端固定于装配式管片内部，一端固定于基准梁上，通过读取第二位移计的前后变化，收集装配式管片模型的拱顶、及两拱腰处的位移，用于收集装配式管片模型的绝对形变情况；

所述应变片布置在初次衬砌模型外壁底部，通过读取应变片读数，从而收集初次衬砌模型的底部弯矩变化情况。