[实用新型]一种研究滑坡体与隧道相互作用关系的模型试验装置

说明书

一种研究滑坡体与隧道相互作用关系的模型试验装置，包括前后壁由相互对应可移动位置的一组有机玻璃板构成的方形箱体，其中一块有机玻璃板开有模拟隧道进出口的孔洞；箱体顶部有洒水管；另有一组孔形与孔洞相同的隧道模型。用其研究滑坡体与隧道相互作用关系的步骤包括制备土体材料；封闭孔洞后安装有机玻璃板，使孔洞位置与隧道进出口位置相符；制作滑坡体模型，并预埋表面置有应变计和土压力盒的隧道模型，滑坡体上放置百分表；通过洒水管模拟隧道旱季或雨季施工，开挖隧道，通过监测的滑坡体位移和隧道模型的应变和土体应力研究不同季节施工滑坡体与隧道之间的相互作用；通过改变孔洞位置研究隧道不同开挖位置滑坡体与隧道之间的相互作用。

技术领域

本实用新型涉及公路隧道技术领域，特别是一种用于研究滑坡体与隧道相互作用关系的模型试验装置。

背景技术

随着我国公路路网运营里程的逐年增加，公路修建面临的地形地质越来越复杂。工程技术人员在遇到复杂的工程实际问题时，需要运用更多的技术手段进行研究，其中模型试验是一种常用的研究方法。

公路修建工程中，遇到山坡一般需在坡体下部开挖隧道，为确保坡体的稳定和隧道的施工安全，有必要对不同类型的滑坡体与隧道之间的相互作用关系进行研究。目前，国内对此类研究多半是在隧道建成后进行，而利用模型试验装置在隧道设计和施工前研究滑坡体与隧道之间的相互作用关系、进而为隧道设计和施工提供科学依据的不多。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种研究滑坡体与隧道相互作用关系的模型试验装置；以便利用该装置研究滑坡体与隧道相互作用关系的方法，为隧道设计和施工提供科学依据。

本实用新型提供的研究滑坡体与隧道相互作用关系的模型试验装置，包括一方形箱体，箱体的前后壁由相互对应、左右可移动位置的一组宽度不同的透明有机玻璃板构成，其中一块有机玻璃板的下部开有模拟隧道进出口的孔洞，该孔洞相对箱体的侧壁其上下位置可调；箱体的顶部有一组均匀间隔分布、可通过阀门控制进水的洒水管；另有一组孔形与所述孔洞相同、壁厚为15mm、轴向长度为10cm的隧道模型。

使用上述模型试验装置对滑坡体与隧道相互作用关系进行研究时，按照具体工程地质情况在模型装置的箱体内部堆载土体，模拟各种地形和地质条件构成的滑坡体，在滑坡体土体上方和土体中放置监测装置；然后通过孔洞开挖隧道，同时根据需要通过洒水管降水，通过监测装置监测到的相关数据对不同地形和地质条件的滑坡体在不同施工情况下与隧道之间的相互作用关系进行模拟试验。具体步骤包括：

1)根据具体工程现场的地质情况和土工试验相似原理，制备与滑坡体土体具有材料相似比的土体材料；

2)用胶带对孔洞封闭后，安装构成箱体前后壁的有机玻璃板，通过调整有机玻璃板的相互位置和孔洞的上下位置，使孔洞的位置与设定的隧道进出口位置相符；

3)根据具体工程现场的地形情况，在装置内填筑步骤1)制备的土体材料，按设定的几何相似比制成滑坡体模型；在滑坡体模型中预埋与隧道同轴、相互间隔20cm的隧道模型，在隧道模型的外表面相对的两侧上部分别放置应变计，顶部放置土压力盒，分别用于监测隧道模型的应变和土体应力；在步骤的滑坡体土体上方设置百分表，用于监测滑坡体的位移；

4)拆除胶带，根据工程施工现场的天气降水情况，通过关闭(旱季施工)或开启(雨季施工)洒水管的阀门，模拟隧道旱季施工或雨季施工，然后通过孔洞对土体进行开挖，收集滑坡体土体上方百分表监测到的滑坡体位移和隧道模型外表面上的应变计及土压力盒监测到的隧道模型的应变和土体应力，研究在不同季节(旱季或雨季)施工该地形和地质条件的滑坡体与隧道之间的相互作用关系，为隧道设计和施工提供科学依据；

5)通过移动箱体前后壁有机玻璃板的相互位置改变孔洞的左右位置，模拟隧道的不同开挖位置；重复步骤1)至4)操作，研究不同季节(旱季或雨季)施工，该地形和地质条件的滑坡体在隧道不同开挖位置与隧道之间的相互作用关系，为隧道设计和施工提供科学依据。