[发明专利]越江海盾构隧道掌子面土体三维破坏模式测试装置及方法

权利要求书

1.一种越江海盾构隧道掌子面土体三维破坏模式的测试装置，其特征在于，所述装置包括模型箱、传动装置及测试装置；所述模型箱体与所述传动装置相连接，通过所述传动装置控制活动挡板的移动，模拟越江海盾构隧道开挖过程中的掌子面变位模式；

所述模型箱由主箱体、钢支架、开挖模块组成；主箱体安装在钢支架上方，开挖模块位于主箱体内部，通过螺栓与主箱体连接；

所述传动装置包括减速电机、螺杆和齿轮组；所述减速电机固定在钢支架上；所述螺杆水平放置，一端与活动挡板相连，另一端通过齿轮组与减速电机相连；

所述测试装置包括x射线发射装置和观测装置；所述x射线发射装置由同步光源、偏转磁铁、摇摆器和单色仪组成；所述观测装置为一使用x射线感光材料底片的相机系统；

所述装置模拟盾构隧道开挖，通过x射线发射装置对测试土样进行扫描，观测装置记录土体位移场，从而得到土体破坏模式。

2.根据权利要求1所述的越江海盾构隧道掌子面土体三维破坏模式的测试装置，其特征在于，所述主箱体为长方体结构，其正面和背面为透光玻璃面板，两侧壁及底板为不锈钢板；所述主箱体内部设置一塑料隔板，将主箱体分为填土箱和水箱两个部分；所述塑料隔板底部悬空，板上开凿有透水孔；所述主箱体位于填土箱一侧的侧壁设有圆口，用于安装开挖模块，而位于水箱一侧的侧壁则开设有水位孔；所述填土箱填充土样，所述水箱充满水。

3.根据权利要求1所述的越江海盾构隧道掌子面土体三维破坏模式的测试装置，其特征在于，所述开挖模块由活动挡板和模型隧道构成；所述活动挡板为一圆形不锈钢板，侧边上贴有一圈防水垫圈，用以防止测试过程中的渗漏，边缘开有在圆周方向均布的六个排水孔，用以在测试过程中产生渗流；所述活动挡板的圆心位置开有一圆形槽，用于放置土压力盒；在活动挡板背面安装百分表；所述活动挡板的圆形槽旁开有一测压孔，并连接测压管，用于在测试过程中测量孔隙水压力；所述模型隧道为水平方向布置的不锈钢制圆筒形模型隧道，内壁镀锌，内径尺寸与活动挡板外轮廓尺寸相同，外边缘与所述填土箱侧壁圆孔处通过防水螺栓连接；所述活动挡板与所述传动装置的螺杆端部垂直相连；在传动装置的作用下，所述活动挡板水平方向在模型隧道内自由水平移动。

4.根据权利要求1所述的越江海盾构隧道掌子面土体三维破坏模式测试装置，其特征在于，所述x射线发射装置和观测装置分别安装于所述主箱体的两侧，在同一水平方向，分别正对着主箱左右两侧面透明玻璃面板。

5.根据权利要求1所述的越江海盾构隧道掌子面土体三维破坏模式测试装置，其特征在于，所述塑料挡板、活动挡板、水箱侧壁在所述透水孔、水位孔、排水孔和测压孔的位置均覆盖一层无纺布；所述水位孔、排水孔和测压孔均外接有阀门。