[发明专利]一种盾构隧道开挖模型试验箱

说明书

本发明涉及盾构隧道开挖模型试验箱，箱体前部、箱体后部、箱体的两个侧壁以及箱体的底部为所述钢板；所述箱体前部的内侧均设置有钢化玻璃层所述钢化玻璃层的钢化玻璃通过固定螺栓与箱体前部的钢板进行固定；各钢板外侧设置所述加强肋，所述模拟管片贯穿设置于所述箱体内部；所述模拟管片的外侧设置所述光纤光栅；所述活塞置于所述模拟管片内部，所述活塞通过活塞杆与加载设备相连，所述活塞与模拟管片的密封端之间形成容纳所述液压油的液压腔所述模拟管片外侧的箱体内部空间内填充所述土体，所述既有结构物置于箱体顶部；多点位移计埋设在箱体内部的土体中，通过多点位移计监测出土体竖向的不均匀沉降。

技术领域

本发明涉及隧道挖掘技术领域，更为具体地，本发明涉及盾构隧道开挖模型试验箱。

背景技术

目前，在城市交通拥堵并且土地日趋紧张的背景下，城市的规划者正趋向于通过修建地铁项目来缓解这一矛盾。地铁的修建选址往往是在城市繁忙的道路，因此采用盾构法施工修建地铁往往是工程师的选择。但是在地铁修建过程当中，往往会对周边既有结构物造成影响。施工过程中很多种原因导致周围土体不均匀沉降，破坏了原有应力场，导致既有结构物毁坏。因此设计的时候需要通过模型试验来模拟施工过程中的力学影响，从而不断完善设计，保证设计的安全性。

但是目前并没有能较好的模拟盾构施工中对于既有结构物造成的力学影响的试验箱，因此本试验箱将会可以很好地模拟盾构施工对于既有结构物造成力学影响，更好地可以帮助研究者实施模型试验。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提出一种盾构隧道开挖模型试验箱，其通过管片、液压油、活塞等模拟盾构法隧道掘进过程。前后两侧的钢化玻璃可以根据实验者的要求调整断面类型以及断面的面积。

根据本发明的盾构隧道开挖模型试验箱通过控制液压油的排出来模拟整个施工过程。模拟管片上的光纤光栅显示出模拟管片周围土体的不均匀沉降大小。油压表示出模型试验中掌子面前方土压力大小。流量表监测液压油排出流速，以模拟盾构施工中出渣的速度。通过加载设备控制活塞推进速度，模拟出盾构机掘进的速度。通过埋设在土中的多点位移计，监测出土体竖向的不均匀沉降。设计思路简单，作用机理明确，试验操作安全可靠，可以为盾构隧道施工对既有结构物影响的模型试验提供良好的技术支撑，具有良好的应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种盾构隧道开挖模型试验箱，其包括箱体、钢化玻璃、加强肋、固定螺栓、模拟管片、光纤光栅、液压油、活塞、多点位移计、土体以及既有结构物；所述箱体前部、箱体后部、箱体的两个侧壁以及箱体的底部为所述钢板；所述箱体前部的内侧均设置有钢化玻璃层所述钢化玻璃层的钢化玻璃通过固定螺栓与箱体前部的钢板进行固定；各钢板外侧设置所述加强肋，所述模拟管片贯穿设置于所述箱体内部；所述模拟管片的外侧设置所述光纤光栅；所述活塞置于所述模拟管片内部，所述活塞通过活塞杆与加载设备相连，所述活塞与模拟管片的密封端之间形成容纳所述液压油的液压腔所述模拟管片外侧的箱体内部空间内填充所述土体，所述既有结构物置于箱体顶部；多点位移计埋设在箱体内部的土体中，通过多点位移计监测出土体竖向的不均匀沉降。

优选地，所述箱体的两个侧壁的钢板以及箱体的底部的钢板均为整片钢板。

优选地，所述箱体前部具有开口，所述箱体前侧的钢板为开口钢板。

优选地，所述模拟管片上部的土体中设置多个多点位移计且所述多个多点位移计在模拟管片上部的土体中均匀分布。

优选地，所述多点位移计的上端与箱体顶部的土体平齐。

优选地，所述多点位移计的下部与所述模拟管片的最高点之间具有预设的距离H。

优选地，所述模拟管片的内侧壁与所述活塞的活塞盘的外边缘之间设置塑料密封胶塞。优选地，活塞的活塞盘上设置油阀、流量表和油压表。