[实用新型]一种隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置

权利要求书

1.一种隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

包括隧道模型、台架、加载系统和测量系统，所述隧道模型根据实际隧道尺寸按照缩尺比例并使用相似材料进行模拟建造，且隧道模型设置在台架中，加载系统也设置在台架中对隧道模型进行加载，测量系统对隧道模型受力及变形进行量测；

其中，所述隧道模型包括隧道衬砌及周边围岩。

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

所述台架包括：反力支撑板(1)，两个左右侧板(2)，承载板(3)，底板(4)，六个前后侧板(5)，两个前后侧板加固件(6)；

反力支撑板(1)及底板(4)与地面平行水平设置；

两个左右侧板(2)分别垂直设置在反力支撑板(1)和底板(4)的两端，采用螺栓连接，承载板(3)直接放置于模拟的围岩之上；

两个前后侧板加固件(6)分别将前面三个侧板及后面三个侧板螺栓连接成整体，并与反力支撑板(1)及底板(4)垂直向螺栓连接；

所述隧道模型(7)设置在承载板(3)、两个左右侧板(2)、六个前后侧板(5)、底板(4)所围成的空间中心位置，周围充填模拟围岩。

3.根据权利要求2所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于：

所述加载系统包括千斤顶(8)，千斤顶(8)设置在反力支撑板(1)和承载板(3)之间。

4.根据权利要求3所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

所述测量系统包括：压力计(9)，应变片(10)及土压力盒(11)；

所述压力计(9)设置在千斤顶(8)与承载板(3)之间对应的位置；

所述应变片(10)黏贴在隧道模型对应位置，所述土压力盒(11)埋设于隧道模型中对应位置。

5.根据权利要求4所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

所述反力支撑板(1)和两个左右侧板(2)均为32号加工槽钢；

所述承载板(3)为8mm厚钢板；

六个所述前后侧板(5)中，前后靠左右两侧四个由8mm厚钢板加工制成，前后中部两个为8mm厚透明有机玻璃。

6.根据权利要求5所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

在两个左右侧板(2)上设置有10mm厚的钢支撑，所述钢支撑与地面呈三角形；

在六个前后侧板(5)中设置有10mm厚的钢支撑，所述钢支撑与地面呈三角形。

7.根据权利要求1所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

所述隧道模型(7)材料选用重晶石、石英砂作为骨料，凡士林作为胶结剂，且重晶石∶石英砂∶凡士林＝10∶8∶1，模拟模筑钢筋混凝土的模型材料采用直径4mm的铁丝和水膏比为1:1.05的石膏，通过原型与模型的等效抗弯刚度的方法加以模拟。

8.根据权利要求4所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

所述测量系统还包括：衬砌应变测量系统、围岩压力测量系统以及围岩位移测量系统；

衬砌应变测量是通过在衬砌内外表面粘贴应变片实现的，应变片采用的是电阻式应变片；

围岩压力测量是通过埋设微型压力盒来实现的，微型压力盒采用的是直径16mm的微型压力盒；

衬砌应变和围岩压力通过钢弦式数据采集器进行数据采集；

围岩位移测量系统是通过内嵌于模拟围岩材料中的变形纤维的位移量测实现的。

9.根据权利要求1所述的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，其特征在于，

所述隧道模型与隧道原型的几何相似比C_l＝1:60，取容重相似比C_γ＝1:1，泊松比相似比C_μ＝1:1，内摩擦角相似比粘聚力相似比C_c＝1:60，弹性模量相似比C_E＝1:1。