[发明专利]隧道注浆加固、抬升、开挖的全过程模拟装置及模拟方法

说明书

本发明公开了隧道注浆加固、抬升及开挖的全过程模拟装置及模拟方法，其中模拟装置包括内套筒、外套筒及接引装置；接引装置包括接引装置本体和接引底座，接引装置本体设置在接引底座上，接引装置本体上设置有接引槽；外套筒包括外套筒本体、注浆杆以及外套筒底板；外套筒部分嵌入接引装置的接引槽内；内套筒包括顶推杆、内套筒本体、内套筒底托、内套筒底板以及注浆杆孔；外套筒内沿轴向方向设置有滑轨，内套筒的外侧壁上设置有滑轨槽，内套筒底托上设置有沟槽；外套筒和内套筒通过所述滑轨槽和滑轨进行相对滑动。本装置可同时模拟隧道施工过程中的注浆加固、抬升与开挖过程，可使内外套筒保持平稳状态推出，不会发生套筒的倾斜情况。

技术领域

本发明涉及土工实验方法领域，尤其涉及隧道注浆加固、抬升、开挖的全过程模拟装置及模拟方法。

背景技术

随着我国经济建设的不断发展，城市化进程的快速推进，轨道交通网络朝向更加密集的方向发展，我国地下空间需要量与建设量显著增长。在城市地下空间中，新建隧道可能无法避免的穿越既有的轨道交通、地下快速路、桥梁基础等地下构筑物等，在下穿施工过程中将不可避免的对周围地层和既有地下结构物产生扰动，容易使既有结构物发生过大变形，影响其结构安全和使用安全。

面对与日俱增的穿越工程，如何保证新建隧道能够顺利下穿既有地下结构物，并确保既有结构的整体安全及使用安全成为亟待解决的工程问题。随着土工设备的大力发展，室内实验已经成为研究新建隧道与既有结构物相互作用关系的有效途径。土工离心模型试验可在小比例尺模型中再现岩土体真实的加载与卸载过程，因此，该方法被广泛应用于地层变形和岩土体破坏机理的研究中。相似模型试验可同时考虑几何条件，地质条件以及施工条件，研究分析新建隧道穿越既有结构物时的力学响应及变形规律。已有研究表明既有隧道的位移与应力随着体积损失率和注浆率是呈线性变化的。在现有的离心试验案例中，模拟装置存在试验状态随着试验进行发生改变，隧道开挖速率难以控制，地层损失大小无法计算，试验不具备可重复操作性等缺陷名称对应的技术所存在的缺陷或者相应的问题。

发明内容

本发明提供一种隧道注浆加固、抬升、开挖的全过程模拟装置，以模拟下穿前期注浆抬升过程与隧道开挖全过程，使得真实的施工状态得以展现、隧道开挖均匀可控及试验条件不会发生非理想变化。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种隧道注浆加固、抬升及开挖的全过程模拟装置，包括内套筒、外套筒及接引装置；

所述接引装置包括接引装置本体和接引底座，所述接引装置本体设置在接引底座上，所述接引装置本体上设置有接引槽；

所述外套筒包括外套筒本体、注浆杆以及外套筒底板，所述外套筒底板设置在所述外套筒本体的一端，所述注浆杆置于所述外套筒本体内，一端固定在外套筒底板上；

所述外套筒部分嵌入所述接引槽内；

所述内套筒包括顶推杆、内套筒本体、内套筒底托、内套筒底板以及注浆杆孔，所述内套筒本体一端设有内套筒底托，所述内套筒底板设置在所述内套筒底托上，所述内套筒底板上设有所述注浆杆孔，所述顶推杆置于所述内套筒本体内，一端设置在内套筒底板上；

所述内套筒设置在所述外套筒内，且注浆杆穿过所述注浆杆孔，所述外套筒底板与所述内套筒底托紧贴。

进一步的，所述外套筒本体的内壁上设置有注浆口和注浆管；所述注浆管一端与所述注浆口固定。

进一步的，所述内套筒与所述外套筒的轴心在同一直线上。

进一步的，所述外套筒内沿轴向方向设置有滑轨，所述内套筒的外侧壁上设置有滑轨槽，所述内套筒底托上设置有沟槽；所述外套筒穿过沟槽与内套筒紧贴，所述外套筒和内套筒通过所述滑轨槽和滑轨进行相对滑动。

进一步的，所述外套筒底板与所述内套筒底托相配合。