[实用新型]一种一体式盾构隧道模型纵向加载试验设备

说明书

本实用新型涉及一种一体式盾构隧道模型纵向加载试验设备，包括持荷模块、地基土弹簧模拟模块及加载模块。持荷模块包括：反力架、立柱、横梁、脚架、底座、储物柜、折叠桌、圆形支座、滑轨等，地基土弹簧模拟模块包括：支撑底座、钢弹簧、柔性橡胶垫、第一连接钢板和第二连接钢板，加载模块包括：千斤顶、加载支座和柔性橡胶垫。与现有技术相比，本实用新型具有可通过伺服液压系统模拟不同的荷载工况，可模拟不同相似比、管片尺寸、拼装方式以及管片环数的盾构隧道纵向变形破坏机理与加固效果模型试验，并通过钢弹簧模拟隧道结构与下卧地层的相互作用，考虑了在隧道纵向变形过程中，地基土的反力作用等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种加载试验设备，尤其是涉及一种一体式盾构隧道模型纵向加载试验设备。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的发展及城市化水平的提高，推动了城市基础设施建设的快速发展，以城市地下轨道交通、地下综合管廊、地下输水隧洞等为代表的隧道工程设施成为城市日常运转的生命线。盾构法在盾壳支撑土体条件下进行开挖、管片拼装，具有安全可靠、自动化程度高以及对环境影响小等优势，广泛应用于城市隧道工程的建设中。盾构隧道由于衬砌管片工厂预制、现场拼装的特点，隧道存在大量的管片块与块之间的纵缝接头、管片环与环之间的环缝接头，而接缝的存在直接削弱了衬砌结构的整体刚度。在隧道周边地层应力等外界条件发生变化时，可能引发隧道发生横向变形及纵向变形，其中，外部施工作业导致盾构隧道发生过大的纵向变形进而诱发隧道安全问题逐渐突出，对盾构隧道的结构安全、接头防水及正常运营造成的影响不可忽视。本实用新型基于隧道纵向变形这一突出问题提出一种用于盾构隧道模型纵向加载试验设备，以对盾构隧道的纵向变形破坏机理展开模型试验研究，在分析隧道结构细部变形特征的基础上，探究盾构隧道变形发展规律，揭示衬砌结构的纵向变形破坏模式。

中国专利CN201320545219.0公开了一种隧道衬砌整环结构试验加载装置，该装置包括中心反力装置、沿中心反力装置径向布置了多组加载点，每组加载点包括荷载分配梁、液压装置、持荷梁及一根或一根以上的拉杆。该装置的核心为自平衡加载系统，利用自平衡的拉杆-反力梁加载体系，使所有加载点荷载汇于中心反力装置上。在这一专利中，所模拟的加载形式比较集中，无法模拟出隧道实际所受到的均布荷载；其次，该装置适配单环管片，只能探究环内管片的横向变形，无法对多环管片进行加载，无法探究其纵向性能；再次，该装置没有考虑隧道与地层的相互作用关系，无法真实模拟地层抗力对隧道的影响；最后，该装置属于足尺试验装置，试验成本较高，操作不够便利。

中国专利CN201811031069.5公开了一种用于多环盾构隧道结构的地层模拟及加载试验装置，该装置包括自平衡持荷模块和地层模拟及抗力加载模块，其中环箍梁、圆形挡板、中心环和立柱构成自平衡持荷模块，环箍梁、圆形挡板和中心环同心设置构成外、中、里三层持荷构架。每一个地层模拟及抗力加载模块包括千斤顶、刚性推力器和荷载分布单元。在这一专利中，适配管片环数较少，只能探究环内管片的横向变形，受限于较少环数从而产生的边界效应，无法探究试验构件的纵向性能；其次，该装置忽略了隧道自重的影响，没有考虑由于隧道自重从而产生的地基土抗力。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种一体式盾构隧道模型纵向加载试验设备，可通过伺服液压系统模拟不同的荷载工况，可模拟不同相似比、管片尺寸、拼装方式以及管片环数的盾构隧道纵向变形破坏机理与加固效果模型试验，并通过钢弹簧模拟隧道结构与下卧地层的相互作用，考虑了在隧道纵向变形过程中，地基土的反力作用。

本实用新型的技术方案如下：