[发明专利]一种模拟隧道三台阶七步开挖法的透明土模型试验装置及其试验方法

摘要

发明提供一种模拟隧道三台阶七步开挖法的透明土模型试验装置及其试验方法。该试验装置包括布置在试验平台上的透明模型箱，以及成像装置和隧道开挖模型。所述透明模型箱整体为一个矩形箱体。所述隧道开挖模型包括透明弹性薄膜管和隧道模型。所述透明模型箱内填筑透明土。所述透明土将隧道开挖模型位于透明模型箱内的部分埋没。试验时，两台激光发射器在透明土内部形成两个散斑切面。依次牵引各积木模块移动。该装置的试验方法包括设计试验方案、制作透明模型箱、将隧道模型放入透明弹性薄膜管、配制透明土和试验等步骤。该装置可模拟隧道三台阶七步开挖法开挖的变形规律，找到在保证施工安全的前提下经济高效的开挖尺寸。

主权项

1.一种模拟隧道三台阶七步开挖法的透明土模型试验装置，其特征在于：包括布置在试验平台上的透明模型箱(1)，以及成像装置和隧道开挖模型；所述透明模型箱(1)整体为一个矩形箱体；所述隧道开挖模型包括透明弹性薄膜管(5)和隧道模型；所述透明弹性薄膜管(5)贯穿透明模型箱(1)；所述透明弹性薄膜管(5)的一端与透明模型箱(1)的内壁紧接，另一端伸出透明模型箱(1)箱外；所述隧道模型包括若干个积木模块；所述积木模块包括所述上台阶弧形导坑模块(6)、中台阶边帮模块(7)、下台阶边帮模块(8)、隧道底板模块(9)和核心土模块(10)。所述积木模块均为柱体；所述积木模块的一侧底面上设置凸起头，另一侧底面上设置供凸起头插入的凹槽孔；相同积木模块沿纵深方向通过凸起头与凹槽孔的插接配合连接在一起；各积木模块按次序拼合为一个圆柱体；所述透明弹性薄膜管(5)和隧道模型嵌套在一起；所述透明模型箱(1)内填筑透明土；所述透明土将隧道开挖模型位于透明模型箱(1)内的部分埋没；所述成像装置包括布置在透明模型箱(1)外侧的两台激光发射器(3)和两台CCD工业相机(4)；试验时，两台激光发射器(3)在透明土内部形成两个散斑切面；依次牵引各积木模块移动；两台CCD工业相机(4)同步摄取变形前后散斑切面；调整激光发射器(3)的水平位置和高度，获取每次位移下不同位置处的透明土切面图像，直至模拟隧道的开挖完成；利用数字图像处理技术分析切面图片。