[发明专利]一种可实现水、土压力监测的模型试验盾构管片

说明书

本发明公开了一种可实现水、土压力监测和传感器更换功能的模型试验盾构管片，包括依次连接的管片组件、水压力监测组件、土压力监测组件、安装组件、密封组件，通过管片预设注浆孔、拼接面板、密封槽等机构设置，可以在模型试验中真实模拟盾构隧道施工管片拼接，管片密封，拼装后盾尾注浆过程，水、土压力监测组件环向埋设于模型试验盾构管片支座内，实现管片周围水、土压力的监测，安装装置将水、土压力监测组件与管片结构相连，安装装置在盾构管片拼接完成后连同监测组件进行安装，该安装组件便于拆除更换，可实现水、土压力监测组件正常使用，相对准确的反映管片周围水压力分布规律、围岩管片受力变形规律及围岩压力发展过程。

技术领域

本发明属于地下工程施工模型试验技术领域，具体涉及一种可实现水、土压力监测的模型试验盾构管片，尤其涉及一种可实现水、土压力监测和传感器更换功能的管片结构。

背景技术

在盾构法施工模型试验过程中，新建隧道的盾构管片是非常重要的关键构件。试验过程中要根据研究需求选择关于变形和应力方面的相关测试，其中围岩压力和围岩周围水压力是其中一项重点监测内容。通过围岩压力和为眼周围水压力等监测工程的实施，然后结合数值模拟分析等手段，可以在类似工程条件下对隧道设计和施工方案进展优化，包括开挖方式的选择、支护构造及强度的选择等，有利于进一步优化设计和施工组织方案，从而保证隧道建立投资的经济性、设计的可靠性及施工的平安性。

目前，盾构法施工模型试验过程中隧洞周围水、土压力监测主要依靠预固定在预制管片外表面的渗压计和土压力盒进行围岩压力监测。这种监测手段存在土压力盒在安装过程中无法与周围土体接触造成测得数据误差大；在安装、注浆过程中容易造成渗压计、土压力盒损坏情况；传感器随着时间的增长发生老化等问题。管片上传感器在安装后发现无法准确测量数据时，传感器无法进行便捷的检查和更换。

因此有必要设计一种便于安装、易于检修更换、能够进行盾构管片周围水、土压力监测的模型试验用盾构管片，以满足地下工程盾构施工模型试验需求。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供了一种可实现水、土压力监测和传感器更换功能的模型试验盾构管片。

本发明采取了如下技术方案：

本结构主要由管片、水压力和围岩压力监测组件(渗压计、土压力盒及安装装置)、密封组件等组件构成。综合考虑盾构施工工法及模型试验特点，管片组件的每一环管片拆分成四块拼接块，分别是封顶块、连接块A、连接块B、标准块，四个拼装块拼装组成一环管片，以隧道轴向为纵向，以隧道径向为横向，标准块形状为横向两端的边缘为共同平行呈“丨丨”形状的长直边，两个等长的所述长直边分布于标准块的纵向中轴线两侧，纵向两端边缘为盾构隧道的圆弧状。连接块A形状为横向其中一端为平行于纵向的长直边，横向的另一端为斜交于纵向的长斜边，横向两端的边缘为两个共同呈“丨/”形状的长直边和长斜边，纵向两端边缘为盾构隧道的圆弧状，连接块B形状为横向其中一端为平行于纵向的长直边，横向的另一端为斜交于纵向的长斜边，横向两端的边缘为两个共同呈“\丨”形状的长直边和长斜边，纵向两端边缘为盾构隧道的圆弧状。封顶块形状为横向两端的边缘为共同平行呈“八”形状的长斜边，两个等长的所述长斜边分布于封顶块的纵向中轴线两侧，纵向两端边缘为盾构隧道的圆弧状。

优选的，所述每一环管片不同管片块连接的接触面均设置拼接面板，拼接面板上预留螺丝孔位，所述管片的纵向不同环管片块连接的接触面均设置拼接面板，拼接面板上预留螺丝孔位，每一环管片拼接安装时，标准块放置在隧道断面下方，连接块A和连接块B分别放置在标准块两侧，并以横向垂直的边缘与标准块拼接，封顶块最后安置在隧道断面正上方，并以两长斜边分别于连接块A和连接块B拼接安装，所述拼接面板结构可以方便的进行环向管片块间和纵向不同环管片间的拼装，拼装过程与实际工程中一致，可真实模拟盾构管片拼接过程。