[发明专利]一种浅埋暗挖隧道超前加固下的地层变形试验系统

摘要

本发明涉及浅埋暗挖隧道地层变形试验系统领域，旨在提供一种浅埋暗挖隧道超前加固下的地层变形试验系统。该种浅埋暗挖隧道超前加固下的地层变形试验系统包括模型槽内部系统、驱动系统、外部监测系统，模型槽内部系统包括模型槽、隧道模型，隧道模型的主体用于布置在模型槽内，且模型槽内部的剩余空间用于分层填充土样，驱动系统采用电机实现，外部监测系统包括数字摄影相机、LVDT位移传感器。本发明能通过移动面板的后退模拟浅埋暗挖一个进尺下应力释放，通过地表沉降监测、轴力变化、后退速度和注浆管棚不同组合超前加固的设置来研究地表沉降规律和开挖面应力释放规律，进而优化开挖方式和加固参数，实现指导设计和施工。

主权项

一种浅埋暗挖隧道超前加固下的地层变形试验系统，能利用土样研究地层变形试验，其特征在于，所述地层变形试验系统包括模型槽内部系统、驱动系统、外部监测系统；所述模型槽内部系统包括模型槽、隧道模型，隧道模型的主体用于布置在模型槽内，且模型槽内部的剩余空间用于分层填充土样；所述模型槽为顶部开口的矩形槽，且模型槽的前面板、后面板都是玻璃板，模型槽的两个侧面板和底面板是设有钢肋加固的钢板；模型槽的右侧面板上还设有开口；所述隧道模型为半圆环柱形模型，包括半圆环柱形衬砌、衬砌支座、管棚固定装置、管棚、移动面板、轴力计、传动杆、变速器，用于利用轴对称性分析圆环柱形隧道开挖引起的地层变化；所述半圆环柱形衬砌为半圆环柱形的结构，衬砌支座为内弧形实体支座，半圆环柱形衬砌的半圆环状外凸面能与衬砌支座的内弧面匹配固定，且半圆环柱形衬砌利用衬砌支座安装在模型槽内：半圆环柱形衬砌利用衬砌支座与模型槽的前面板、底面板、右面板固定，衬砌支座的底面固定在模型槽的底面板，保证半圆环柱形衬砌的半圆环状内凹面面向模型槽的前面板；所述管棚固定装置为矩形小钢块，矩形小钢块上开有设有内螺纹的管棚固定孔；管棚固定装置至少两个，均匀分布焊接在半圆环柱形衬砌的半圆环状外凸面的上半部分上；所述管棚为钢条，管棚的一端设有与管棚固定孔的内螺纹匹配的外螺纹，用于利用管棚固定装置固定安装在半圆环柱形衬砌上；所述移动面板为半圆形面板，移动面板的半径小于半圆环柱形衬砌的半圆环状内凹面的内径，移动面板设置在半圆环柱形衬砌的半圆环状内凹面与模型槽的前面板之间；移动面板包括前板和后板，前板和后板上分别对应设置有注浆孔，用于超前注浆加固；移动面板、轴力计、传动杆依次连接，传动杆能穿过模型槽右面板上的开口，连接到设置在模型槽外部的变速器，变速器再与驱动系统连接；移动面板上设有滚轮，利用滚轮，移动面板能在传动杆的控制下，在半圆环柱形衬砌内移动；所述轴力计用于测试移动面板的压力，所述变速器用于控制移动面板的前进和后退速度；所述驱动系统采用电机实现，用于为移动面板的移动提供动力；所述外部监测系统包括数字摄影相机、LVDT位移传感器；所述数字摄影相机分别设置在模型槽内部的上面、模型槽前面板的外部，用于记录试验过程中开挖面前方、上方土样的变化情况；所述LVDT位移传感器利用跨设在模型槽顶部且可移动的槽型钢板，竖向布置在模型槽内部的顶面，用于观测土样的沉降。