[发明专利]双线隧道开挖掌子面加卸荷模拟测试系统

摘要

本发明公开了一种双线隧道开挖掌子面加卸荷模拟测试系统，包括试验槽、既有隧道模型、新建隧道模型、加载系统和数据采集系统；既有隧道模型为埋设在试验槽内的模型隧道管，模型隧道管由多个模型隧道环串联而成，每个模型隧道环由多瓣模型隧道管片固接而成；新建隧道模型包括埋设在试验槽内的外筒和推筒，推筒滑动配合在外筒内；新建隧道模型和既有隧道模型平行相邻设置。本发明还原了实际情况下盾构机推进和后退时掌子面的运动和盾构机与土体相互作用关系，并通过相邻的模型隧道模拟该情况下既有隧道的受力情况，为分析掌子面加卸荷时周围土体应力变化大小、隧道受压力变化大小和既有隧道变形量大小提供试验依据。

主权项

1.一种双线隧道开挖掌子面加卸荷模拟测试系统，其特征在于，包括试验槽、既有隧道模型、新建隧道模型、加载系统和数据采集系统；所述既有隧道模型为埋设在所述试验槽内的模型隧道管，所述模型隧道管的横向刚度与纵向刚度与实际工程中的隧道通过相似比形成对应关系，所述模型隧道管的两端分别垂直固定在所述试验槽的前侧壁和后侧壁上，所述模型隧道管由多个模型隧道环串联而成，每个所述模型隧道环由多瓣模型隧道管片固接而成；所述新建隧道模型包括埋设在所述试验槽内的外筒和推筒，所述推筒滑动配合在所述外筒内，所述外筒的一端垂直固定在所述试验槽的前侧壁上，所述外筒的另一端设置在所述试验槽内；所述新建隧道模型和所述既有隧道模型平行相邻设置；所述加载系统包括电动推杆和与其平行的至少两根滑轨，所述电动推杆的输出端与所述推筒垂直固接，所述滑轨与所述推筒垂直固接，所述滑轨装配在导向块内，所述导向块和所述电动推杆固装在所述试验槽的前侧壁上；所述数据采集系统包括计算机、数据采集仪、激光位移传感器、应变片、土压力盒Ⅰ、土压力盒Ⅱ、摄像头Ⅰ和摄像头Ⅱ；所述激光位移传感器安装在中轴管上，所述中轴管设置在所述既有隧道模型内，二者同轴设置，所述中轴管固定在所述试验槽的前侧壁和后侧壁上，每个所述模型隧道环对应4个所述激光位移传感器，对应同一个所述模型隧道环的4个所述激光位移传感器均布在所述中轴管同一断面的周向上，所述激光位移传感器用于测量与其对应的所述模型隧道环的位移及变形；所述土压力盒Ⅰ粘在所述模型隧道环的外表面上，在所述模型隧道环的内外表面上各设有一一对应的多个所述应变片，所述应变片用于测量所述模型隧道环的应力和弯矩，所述土压力盒Ⅰ用于测量所述模型隧道环受到的土体压力；所述土压力盒Ⅱ镶嵌在所述推筒的外端面上，所述土压力盒Ⅱ用于测量所述推筒在加卸荷时与土体接触面受到的土体压力；所述摄像头Ⅰ固定在所述试验槽上部，用于采集实验过程中土体上表面破坏图像；所述摄像头Ⅱ固定在所述外筒内部，用于采集所述外筒内部的图像；所述数据采集仪采集来自所述激光位移传感器、所述应变片、所述土压力盒Ⅰ和所述土压力盒Ⅱ的数据；所述计算机读取来自所述数据采集仪、所述摄像头Ⅰ和所述摄像头Ⅱ的数据并显示相应的图形信息。