[发明专利]上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置及方法

权利要求书

1.上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，包括模型箱体、模型支护、模拟隧道结构、模拟地层和数据监测系统；

所述模型箱体为长方体框架，前、后挡板、底护板和左、右挡板与长方体框架连接组成上端开口的箱体；

所述模拟地层填充在模型框架内，所述模拟地层自下而上依次包括中风化泥质砂岩层、强风化泥质砂岩层、粉质黏土层和填筑土层，分层填筑、压实；

所述模拟隧道结构包括两个位于粉质黏土层平行设置的管，两个管横向设置，管两端连接在模型箱体的前、后挡板上；

所述模型支护包括支护桩，支护桩由横向护板和纵向护板组合形成网格状，横向护板底部深入粉质黏土层，且位于所述模拟隧道结构上方，所述纵向护板底部深入中风化泥质砂岩层内，且将两个管分隔；

数据监测系统包括竖向拉绳式位移计、横向的拉绳式位移计、土压力盒和应变片；

在左右两个管上环向安装土压力盒与应变片，所述土压力盒和应变片均与数据采集器通讯连接；

所述管上连接竖向拉绳式位移计和横向的拉绳式位移计，竖向拉绳式位移计竖向连接在底护板上，其中左侧的管的横向的拉绳式位移计横向连接在左挡板，右侧的管的横向的拉绳式位移计横向连接在右挡板。

2.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述中风化泥质砂岩层内材料按质量配置比为，砂∶石灰∶石膏＝7∶5∶3，水的质量为砂、石灰和石膏质量之和的10％。

3.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述强风化泥质砂岩层内材料按质量配置比为，砂∶石灰∶石膏＝8∶4∶2，水的质量为砂、石灰和石膏质量之和的8％。

4.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述粉质黏土层内材料按质量配置比为，砂∶石灰∶石膏＝9∶5∶2，水的质量为砂、石灰和石膏质量之和的12％。

5.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述填筑土层内材料按质量配置比为，砂∶石灰∶石膏＝6∶4∶3，水的质量为砂、石灰和石膏质量之和的10％。

6.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述中分化砂岩层、强风化泥质砂岩层、粉质粘土层、填筑土层厚度分别为273mm、33mm、284mm、36mm，相邻的两层之间均铺设有云母粉。

7.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述模拟地层的尺寸与所述实际地层之间的几何相似比为1/55，所述模拟地层与实际地层的时间相似比为1/7.4，所述模拟地层与实际地层的应力相似比为1/55。

8.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述强风化砂岩、粉质黏土土层内分别布置1排所述土压力盒，每排所述土压力盒均横向布置，每排内相邻的两个所述土压力盒之间的距离为200mm～400mm。

9.根据权利要求1所述的上覆地层开挖卸荷对既有隧道影响的模型试验装置，其特征在于，所述应变片环向布置在模拟管道的监测截面上，所有所述应变片的中心位于一个竖向的平面内。