[发明专利]一种模拟暗挖地铁车站的模拟试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟暗挖地铁站的模拟试验装置及方法，在模拟实验装置中，设置有模型箱体、车站拱盖模型、车站主体模型以及监测装置，车站拱盖模型、车站主体模型布置于模型箱体中，车站拱盖模型布置于车站主体模型之上，通过填土将车站拱盖模型、车站主体模型安放于模型箱体中；监测装置对开挖掘进过程中拱盖部分的沉降、所受应力的变化进行监测。在模拟试验方法中，通过对组合而成的模型箱进行模拟挖掘，包括对车站拱盖模型、车站主体模型部分的挖掘、衬砌工作，并通过监测装置监测各项数据，创建数据‑开挖阶段的相关曲线，分析研究复杂环境下暗挖地铁车站下车站拱盖部分应力应变及位移规律。

技术领域

本发明涉及地铁车站施工技术领域，具体的说是一种模拟暗挖地铁站的模拟试验装置。

背景技术

地铁车站施工建造中，暗挖法施工是一种常见的施工手段，施工过程中，通常具有隧道断面开挖大、隧道埋深浅、上部地表荷载较大、围岩地质条件复杂、对隧道沉降要求较高、开挖作业难度较大等特点。应对上述暗挖施工时存在的特点，地铁车站暗挖法施工仍具有较多难题。

模型试验及方法可以有效模拟研究复杂环境下暗挖地铁站的施工过程，通过试验与数值模拟的相关比较，进一步对暗挖地铁站施工进行研究。就目前而言，少有对暗挖地铁站的施工过程进行模型试验及方法的研究。

因此针对暗挖地铁车站这一地下工程，设计一种模拟暗挖地铁车站的模拟试验装置及方法，并研究其开挖过程的相关变化，结合对比数值模拟开挖过程相关数据，帮助分析施工现场的应力应变及位移规律，进一步为暗挖地铁站设计与施工方案的优化提供借鉴。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明目的是提供一种模拟暗挖地铁站的模拟试验装置及方法，在模型设计制作完成后进行模拟开挖过程，分析研究复杂环境下暗挖地铁车站下车站拱盖部分应力应变及位移规律。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种模拟暗挖地铁站的模拟试验装置，包括模型箱体、车站拱盖模型、车站主体模型以及监测装置，所述模型箱体的前侧壁开设有操作通口，且操作通口处拼接有多组并排布置的前向挡板；所述车站拱盖模型、车站主体模型均布置于模型箱体中，所述车站主体模型包括承重底板、承重柱，所述承重底板水平布置于模型箱体中，所述承重柱固定安装于承重底板上并保持竖直布置，所述车站拱盖模型布置于承重柱顶部；所述监测装置包括伸缩式位移计、应变片、土压力盒，所述伸缩式位移计、应变片、土压力盒布布置于所述车站拱盖模型上方并埋设于模型箱体内的填土中。

在其中一些实施中，为方便模型箱体的搭建，方便向模型箱体中填土以及在试验结束后将各部件以及填土从模型箱体中取出，提供有如下技术方案。

所述模型箱体包括底板支座、横向支撑件、竖向支撑件、侧向挡板、背向挡板，竖向支撑件包括竖直布置的在底板支座上方的多组，各组竖向支撑件固定安装于底板支座的左右两侧，横向支撑件包括书评布置在底板支座上方的多组，各组横向支撑件固定连接至竖向支撑件上并布置于模型箱体的左右两侧、背侧位置处，侧向挡板布置于模型箱体的左右两侧并固接至对应的横向支撑件、竖向支撑件上，背向挡板布置于模型箱体的背侧并固接至对应的横向支撑件上。

在其中一些实施中，为方便将检测装置安装于模型箱体中的特定位置处，还提供有如下技术方案。

所述模型箱体还包括有多条并排布置的挂梁，挂梁布置于模型箱体顶部并与所述横向支撑件固定连接。

在其中一些实施中，为保证车站主体结构能够准确模拟地铁站主体结构的受力情况，承担对拱顶有效支撑以及分散应力的作用，提供有如下关于车站主体结构的技术方案。

所述车站主体模型还包括连接底座、定位板，连接底座嵌套固定于承重底板之上；所述承重柱固定连接至连接底座顶面，定位板上开设有多组与承重柱外壁嵌套吻合的定位孔，定位板与各组所述承重柱保持嵌套插接。

在其中一些实施中，为保证连接底座能够在连接底座之上稳定安装，还提供有如下技术方案。