[发明专利]隧道开挖土体体积损失模拟系统及方法

权利要求书

1.一种隧道开挖土体体积损失模拟系统，包括：试验箱、既有隧道结构模型、土体损失模拟装置、数据处理终端，其特征在于，

所述既有隧道结构模型下方等距设有位移计；

所述土体损失模拟装置包括：两块上下对称设置的半圆形模拟管片、水平设置在所述模拟管片内的支撑件、用于封堵两块模拟管片对照端面间空隙的弹性封堵件、设于支撑件间的分别对称布置的竖向位移模块和竖向位移测量模块，所述竖向位移测量模块分别与所述数据处理终端对应电连接。

2.根据权利要求1所述的隧道开挖土体体积损失模拟系统，其特征在于，所述支撑件为用于填充所述模拟管片底部为平台的对应拱形支撑件，且该支撑件的拱面对应位置处设有凸榫，所述模拟管片设有与所述凸榫对应的榫槽。

3.根据权利要求1所述的隧道开挖土体体积损失模拟系统，其特征在于，所述支撑件为具有一定厚度的平板。

4.根据权利要求2或3所述的隧道开挖土体体积损失模拟系统，其特征在于，所述支撑件用于形成平台的平面设有与所述竖向位移模块和竖向位移测量模块对应的用于固定的卡槽。

5.根据权利要求1所述的隧道开挖土体体积损失模拟系统，其特征在于，所述弹性封堵件为海绵块或弹性膜。

6.根据权利要求1所述的隧道开挖土体体积损失模拟系统，其特征在于，所述竖向位移模块为电液推杆，所述竖向位移测量模块为直线位移传感器。

7.根据权利要求1所述的隧道开挖土体体积损失模拟系统，其特征在于， 所述数据处理终端为计算机。

8.一种隧道开挖土体体积损失模拟方法，其特征在于，基于权利要求1所述隧道开挖土体体积损失模拟系统而实施，包括如下步骤：

（1）调试土体体积损失模拟装置，确保竖向位移模块和竖向位移测量模块紧固的设置在相应支撑件所对应卡槽内，调整两模拟管片对照端面间距离等于设定量程，并在该间隙间设置对应尺寸的弹性封堵件；

（2）准备模拟环境，按照模型缩放比L，将土体体积损失模拟装置及既有隧道结构模型设于试验箱相应位置处，且根据模拟目标区域的实际土层分层填装土体，并依据实际土层密实度对相应土体进行压实；

（3）控制竖向位移模块缓慢下降，数据处理终端实时读取竖向位移模块以及既有隧道结构模型下方各位移计的数值，并计算竖向位移模块数据均值h；

（4）由土体体积损失模拟装置参数：模拟管片外直径D，模拟管片内半径r，模拟管片长度L，两模拟管片对照端面间空隙H，由数据处理终端基于公式V_土体损失=h×D×L计算土体体积损失量，基于公式计算土体体积损失率，并绘制各既有隧道结构模型下方土体位移监测曲线。

9.根据权利要求8所述的隧道开挖土体体积损失模拟方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，竖向位移模块与上部模拟管片支撑件间接触应力大于1KN。

10.根据权利要求8所述的隧道开挖土体体积损失模拟方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，竖向位移模块下降速率不超过0.2mm/s。