[实用新型]一种大直径土压盾构隧道掘进界面模拟试验系统

摘要

本实用新型公开了一种大直径土压盾构隧道掘进界面模拟试验系统。在安放盾构模型的模型箱中填充土样，盾构掘进系统包括土仓控制装置和排土、排水控制装置，用于模拟盾构掘进过程；水位控制系统将水送至模型箱不同高度，实现地下水位模拟；渗流示踪装置通过颜料在渗流作用下的扩散对所在位置处渗流流线分布进行示踪；监测系统包括数字摄影相机，土、水压力传感器，用于监测掘进面土体变形、土仓压力分布及波动规律。本实用新型通过设置不同水位高度、掘进速度，监测土体变形、土仓压力波动及渗流分布，用于研究渗透地层中大直径盾构掘进面的地下水渗流规律及失稳特征，对掘进面失稳做出有效的预警，进而建立对应失稳机制。

主权项

1.一种大直径土压盾构隧道掘进界面模拟试验系统，包括模型箱，盾构模型，监测系统，其特征在于：它还设有盾构掘进系统，水位控制装置，渗流示踪装置；/n所述模型箱为矩形状立方体，四周面板为透明高强度有机材料，模型箱的一侧面板上分别开有安装盾构模型的半圆形开口和安装盾构掘进系统的开口，相对的另一侧面板上开有若干个不同高度用于安装水位控制系统给水管的开口；模型箱内填充土样；/n所述的盾构掘进系统包括土仓控制装置和排土、排水控制装置；所述土仓控制装置包括土仓隔板、轴力计、传动杆、记录装置、变速器、驱动装置及外部支座；所述土仓隔板为半圆形面板，设置在半圆环形盾构模型外壳内凹面与模型箱的前面板之间，土仓隔板下部设有渣土出口； 土仓隔板、轴力计、传动杆依次相连，传动杆穿过模型箱一侧面板，连接到模型箱外的变速器，变速器与驱动装置相连，驱动装置固定在外部支座上；记录装置一端固定在外部支座上，一端连接在土仓隔板上；土仓隔板在传动杆的控制下，在半圆环形盾构外壳内移动；所述轴力计用于测试移动面板的压力，所述记录装置用于测试移动面板的移动距离；所述驱动装置为移动面板移动提供动力，所述变速器用于控制移动面板前进和后退的速度； 所述排土、排水控制装置包括传输机、动力装置、排水管道、阀门、流量计、废水槽，在土仓隔板下部的渣土出口安装传输机，传输机穿过模型箱一侧面板，连接到动力装置，动力装置固定在外部支座上；传输机下方开口连接排水管，排水管上设有出水阀门、流量计，排水管与废水槽连接；/n所述水位控制系统包括压力泵、补给水槽、给水管及阀门；补给水槽、压力泵通过给水管相连；呈纵向排列的若干根给水管穿过模型箱一侧面板上的开口，插入到模型箱内不同高度处的填充土样中，给水管的出口处用滤膜封口；给水管上设有阀门，控制模型箱内水位，选择不同高度处给水管的开启阀门，对模型箱内填充的土样进行灌水，使水位上部土样处于不饱和状态，实现地下水位模拟；/n所述渗流示踪装置安装在模型箱的顶部，渗流示踪装置包括颜料管和颜料补给槽，若干根颜料管从模型箱的顶部沿轴线方向插入到模型箱内填充土样的浅层土层中，布置于模型箱内的近前面板处；颜料管上设有阀门，控制颜料的补充；/n所述监测系统包括数字摄影相机，土、水压力传感器；数字摄影相机设置在模型箱前面板外部，用于记录试验过程中掘进面前方土样的变化情况；土、水压力传感器设置在土仓隔板上，用于观测掘进面压力分布及波动规律。/n