[实用新型]隧道上浮模型试验装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及用于隧道工程技术领域的试验装置，尤其涉及一种隧道上浮模型试验装置。

背景技术：

盾构法隧道施工可适用于各类软土地层及硬岩地层，自从第一条运用盾构法的隧道成功施工以来，世界各国建造了数以千计的各种直径、各种用途的盾构法隧道，近二十年来，盾构法隧道在各种隧道工程中的发展应用更是日新月异，其圆形隧道的直径也在不断增大。施工期隧道的抗浮稳定性除了与隧道的覆土深度、地下水位、土层特性等客观因素有关以外，还与隧道掘进施工时的同步注浆的注浆压力、浆液的材料特性、浆液强度、建筑空隙的充填度、盾构的推进速度以及隧道开挖时对周围土体的挠动程度等主观因素有关。

在圆形隧道的盾构法施工过程中，“隧道上浮”问题是关系到隧道施工质量和结构安全的关键施工节点，由于现场施工工况条件复杂，结构受力不明确，因此现行的相关设计规范也没有对此类施工问题在设计阶段给出明确的规定，国内至今还没有合适的计算理论和结构计算方法，因而目前均采用模型试验方法来研究“隧道上浮”问题。

目前，公知的研究隧道上浮的模型试验装置主要是将树脂玻璃制作的模拟隧道衬砌管片放置在装有浆液的矩形或圆形容器中，通过观察模拟隧道衬砌管片在不同配比的浆液中的上浮情况来进行模拟研究实体隧道衬砌管片在施工中的隧道上浮规律。然而这类公知的模型试验装置存在有一定的不足，其主要缺点是：装有浆液的容器一般较小，只能装入单种材料(如浆液)，从而无法模拟隧道处于外围为土体的浆液中的状态；而且装有浆液的试验容器一般为敞开式或简易封闭式，其强度较低，不能对其内部的浆液进行加压，从而无法模拟深覆土层的工况条件；此外模拟隧道衬砌管片的直径也比较小(一般不大于150mm)，因而试验结果与实体隧道衬砌管片在施工中的实际情况误差比较大。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有隧道上浮模型试验装置模拟工况单一、结果误差较大的缺陷，提供一种隧道上浮模型试验装置，其模型土箱内能够根据要求装入浆液、土体和水等多种介质材料，并能对内部加压，同时模拟隧道衬砌管片也尽可能放大直径，从而使试验装置能够更好地逼近不同工况条件下实体隧道的实际上浮状态。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种隧道上浮模型试验装置，包括有模拟隧道衬砌管片、位移计、模拟土箱和隔舱，所述模拟土箱为一能够加压的中空密封容器，其内部能够容置土体和水，所述位移计固定于模拟土箱的内部，所述隔舱放置于模拟土箱内，其上部和下部敞口且内部能够容置浆液，所述模拟隧道衬砌管片放置于隔舱内，其能够改变重量以模拟不同的隧道实体。

本实用新型所述隧道上浮模型试验装置的模拟土箱包括有顶盖和箱体；所述顶盖上设置有加压阀、卸压阀、压力表和安全阀，其密封地盖置于所述箱体上部；所述箱体的底部放置于一底座上，其内壁的上部固定有一位移计横梁，所述位移计固定于该位移计横梁上，该箱体内壁的下部固定有二用以搁置所述隔舱和模拟隧道衬砌管片的定位架，其内壁的中上部粘贴有标尺，该箱体外壁的上部设有二带阀进出水接管和二引出线接管；该模拟土箱能够加压的最大压力值为0.5Mpa。所述隧道上浮模型试验装置的模拟隧道衬砌管片为一圆筒形密封容器，最大直径达到750mm，其上部连接有位移计引出杆、进出水接管和通气接管，该位移计引出杆与位移计横梁上的位移计位置相对应，该位移计的数据线由箱体上的二引出线接管引出箱体外，该进出水接管通至模拟隧道衬砌管片内腔的底部，该通气接管通至模拟隧道衬砌管片内腔的顶部，二连接软管分别将进出水接管和通气接管与所述箱体外壁上部的二带阀进出水接管相连接。

与现有隧道上浮模型试验装置相比较，本实用新型所述的隧道上浮模型试验装置具有最大直径达到750mm的模拟隧道衬砌管片，减小试验结果的误差，更好地模拟施工实际情况；此外，所述隧道上浮模型试验装置中的隔舱内部能够容置浆液、模拟土箱内部能够容置土体和水且能够加压至0.5MPa，从而可以更好地模拟在不同土体、不同浆液、不同深度覆土条件，尤其是深覆土条件等复杂工况中实体隧道衬砌管片的浮动状态，为研究隧道上浮问题提供有效的参考数据。

附图说明：

图1是本实用新型的总体结构示意图。

图2是本实用新型的顶盖结构示意图。

图3是本实用新型的箱体立面结构示意图。

图4是本实用新型的箱体平面结构示意图。

图5为本实用新型的模拟隧道衬砌管片结构示意图。

具体实施方式：