[发明专利]隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法

说明书

本发明公开了隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，属于隧道工程技术领域，所用的装置包括离心组件、模型组件、数据采集组件；所述模型组件包括模型箱体、隧道基土、隧道模型、多个冻结管，所述隧道模型、所述隧道基土、所述模型箱体从内至外依次设置，多个所述冻结管均匀分布在所述隧道模型外部，与所述隧道模型平行设置，位于所述隧道基土中；所述数据采集组件包括测试元件，所述测试元件与所述模型箱体连接；所述离心组件包括离心机主体与甩臂，所述模型组件设置在所述甩臂的一侧。本发明可以模拟现场土体的自重应力，对冻结壁进行自然解冻，为隧道水平冻结法施工地层融沉的研究提供参考依据。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法。

背景技术

人工冻结法因其不受范围和深度的限制，能有效的支护和止水，在地铁隧道联络通道、隧道进出洞口工程中得到了广泛的应用。

然而，在隧道冻结施工期结束后，冻结壁融化，隧道周围的土体将发生热融沉降和固结沉降，该沉降过程将对上覆道路和周边建筑物产生巨大的影响。融土的固结沉降是一个在地层自重应力条件下随这时间缓慢变形的过程，而常规的物理模型试验很难模拟出地层的自重应力水平。上述问题亟待解决，提出隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决上述问题，提供了隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验装置。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括离心组件、模型组件、数据采集组件；

所述模型组件包括模型箱体、隧道基土、隧道模型、多个冻结管，所述隧道模型、所述隧道基土、所述模型箱体从内至外依次设置，多个所述冻结管均匀分布在所述隧道模型外部，与所述隧道模型平行设置，位于所述隧道基土中；

所述数据采集组件包括测试元件，所述测试元件与所述模型箱体连接；

所述离心组件包括离心机主体与甩臂，所述模型组件设置在所述甩臂的一侧。

更进一步地，所述模型组件还包括减少土体边界效应的聚四氟乙烯膜，所述聚四氟乙烯膜设置在所述模型箱体与所述隧道基土之间。

更进一步地，所述数据采集组件还包括传感器线缆与控制处理模块，所述测试元件通过所述传感器线缆与所述控制处理模块电连接。

更进一步地，所述测试元件包括位移传感器、温度传感器、压力传感器与安装套，所述安装套与所述模型箱体连接，所述位移传感器、所述温度传感器、所述压力传感器均与所述安装套连接，并与所述传感器线缆的一端电连接。

更进一步地，所述位移传感器、所述温度传感器、所述压力传感器的数量均为多个，多个所述位移传感器、所述温度传感器、所述压力传感器均均匀分布在所述隧道模型外部的所述隧道基土中。

更进一步地，所述冻结管包括供液管、回液管、三通接头，所述供液管的一端设置在所述回液管的内部，所述回液管的内径大于所述供液管的外径，所述三通接头的第一直接端与所述回液管的开口端连接，第二直接端与所述供液管连接，所述供液管的进液口设置在所述三通接头的外部。

更进一步地，所述冻结管还包括硅胶楔子，所述硅胶楔子套设在所述供液管上，位于所述供液管与所述第二直接端之间。

更进一步地，所述冻结管还包括套筒式膨胀螺丝与两个对孔螺栓，所述套筒式膨胀螺丝设置在所述供液管与外界冷媒介质输送管对接处，通过顺时针旋紧所述对孔螺栓压缩所述套筒式膨胀螺丝口径。

本实施例还提供了隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，包括以下步骤：

(1)、确定几何相准则，预制模型箱体、隧道模型、冻结管；