[发明专利]隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置及方法

说明书

本发明提供了隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置及方法，装置包括：测量部，用于获取模型试验隧道的收敛变化数据，包括两个测量单元，每个测量单元包括：安装套，与模型验隧道直径相对应、对称设置在安装套内、且外端分别向两侧伸出的两个测量杆，分别安装在两个测量杆伸出的外端上、与模型试验隧道的隧道壁相对应的两个接触滑轮，连接在两个测量杆之间的位移传感器；该位移传感器弹性连接测量杆，并给测量杆向外的推力，使进入模型试验隧道后，接触滑轮均贴合隧道壁移动；定位环，连接两个测量单元的安装套，将两个测量单元固定成交叉设置状态；定位推送杆，连接端与测量部匹配相连；水准件，设置在定位推送杆的操作端上；以及支座。

技术领域

本发明属于岩体工程物理模拟试验领域，具体涉及一种隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置及方法。

背景技术

物理模拟试验是运用相似材料按照一定的相似比，将现场实际工程尺度的问题缩小成实验室尺寸问题，直观反映现场实际工程建设过程中岩土体应力、变形等参数变化，是岩土工程领域重要的研究手段，能有效解决现场试验难度大、成本高等问题。隧道开挖物理模拟实验中，非常重要的参数是围岩收敛变形，开挖引起的围岩及时响应是反映隧道围岩变形机理的重要参数。

然而，在实际实验过程中，由于隧道直径相对较小(直径一般为20～30厘米)，同时隧道具有一定长度(大约2米)，人工测量难度大且效率低，不能保证隧道开挖后的及时测量，对实验结果影响较大，因此需要一种能够快速准确测定物理模拟试验隧道收敛变形的方法来保证试验准确顺利进行，为工程建设和科学研究提供依据。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置及方法，能够快速、准确地测定物理模拟试验隧道的收敛变形情况。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

装置

本发明提供一种隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置，其特征在于，包括：测量部，用于获取模型试验隧道的收敛变化数据，包括两个交叉设置、与该模型试验隧道相匹配的测量单元，每个测量单元包括：长条状的安装套，与模型试验隧道直径相对应、对称设置在安装套内、且外端分别向两侧伸出的两个测量杆，分别安装在两个测量杆伸出的外端上、与模型试验隧道的隧道壁相对应的两个接触滑轮，连接在两个测量杆之间的位移传感器；该位移传感器弹性连接测量杆，并给测量杆向外的推力，使进入模型试验隧道后，接触滑轮均贴合隧道壁移动；定位环，连接两个测量单元的安装套，将两个测量单元固定成交叉设置状态；定位推送杆，连接端与测量部匹配相连，长度与模型试验隧道的长度相对应；水准件，设置在定位推送杆的操作端上，用于调整定位推送杆的位置；以及支座，承托定位推送杆，并让定位推送杆可沿模型试验隧道的长度方向自由移动。

优选地，本发明所涉及的隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置，还可以具有这样的特征：位移传感器包括：侧壁为电阻材料的电阻材料通道，设置在该电阻材料通道两侧分别与两个测量杆内端相连的两个金属导电片，和连接在两个金属导电片之间的绝缘弹簧；隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置还包括：数显仪，与位移传感器通信相连，获取位移传感器的表示位移变化的数据，处理得到隧道收敛情况数据，并进行相应显示。

优选地，本发明所涉及的隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置，还可以具有这样的特征：两个测量单元呈正交设置。

优选地，本发明所涉及的隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置，还包括：角度调节部，用于调节两个测量单元之间的夹角，包含：设置在固定环表面、显示测量单元之间夹角大小的夹角指示区域，连接在两个测量单元交叉处的转轴，形成在固定环的侧壁上、让测量单元自由转动的滑槽，和在调节好夹角后、将测量单元位置固定在固定环上的固定件。

优选地，本发明所涉及的隧道物理模拟试验全断面收敛变形快速测量装置，还可以具有这样的特征：测量部包括至少三个测量单元。