[实用新型]一种土压平衡盾构开挖面稳定性控制模型试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土压平衡盾构模型试验装置，尤其是涉及一种土压平衡盾构开挖面稳定性控制模型试验装置。

背景技术

土压平衡盾构是城市地铁、过江通道等隧道的主要施工工法。盾构掘进过程中，由于密封舱内支护压力失控导致的开挖面失稳、地面隆起事故时有发生。盾构机作用在开挖面上支护压力的控制是维持稳定的重要途径。明确开挖面在压力过小时失稳机理，是实现开挖面支护力控制与防止开挖面失稳事故的关键。

但是目前工程中认为砂土中隧道开挖面失稳模式为扩展至地表的四边形棱柱和楔形体组成，由此计算出开挖面最小支护力。而现场实测难以获得开挖面的失稳时的破坏模式以及支护力大小，因此需要通过模型试验来明确开挖面失稳模式、支护力与开挖面向内位移的关系。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种土压平衡盾构开挖面稳定性控制模型试验装置，通过监测开挖面位移和支护压力获得开挖面失稳机理。

本实用新型采用的技术方案如下：

包括土样舱，压力控制舱和蓄水箱，压力控制舱位于土样舱左侧，蓄水箱位于土样舱和压力控制舱下方；其中：土样舱：底部布置砂垫层，砂垫层上面有土工织物，土样舱底部靠近压力控制舱的有机玻璃一侧安装支撑块，支撑块上设有半圆形盾壳，半圆形盾壳的一端与竖向隔板连接第一排水管的一端与半圆形盾壳连接，第一排水管的另一端经过安装在压力控制舱底部的电磁阀与蓄水箱连接，半圆形盾壳开口安装半圆形开挖面板，土样舱从下至上填有土样和水，在半圆形开挖面板周围的土样内埋设12个孔压传感器，9个竖向LVDT位移传感器经水放置在半圆形开挖面板周围的土样表面上，土样舱上部侧壁布置供水管，半圆形盾壳一侧沿所在水位高度的竖向隔板上开有不同高度布置的6个溢流孔，水位面与溢流孔高度相同；压力控制舱：第二排水管一端与溢流孔相连，第二排水管另一端与蓄水箱相连，压力控制舱底部放置支座，支座上安装液压油缸，液压油缸通过压力传感器与半圆形开挖面板连接，液压油缸上安装横向LVDT位移传感器；蓄水箱：位于土样舱和压力控制舱下方，排水管与蓄水箱相连，蓄水箱内布置有通水孔。

所述半圆形挖面板为不开孔和均匀开孔的面板。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型在不同埋深和水位条件下，通过后退开挖面板导致开挖面失稳，并监测面板位移和支护压力，探明土压平衡盾构开挖面失稳模式，揭示开挖面极限支护压力，推导开挖面合理支护压力设定公式，指导土压平衡盾构施工。

附图说明

图1是模型试验装置结构原理示意图。

图2是图1的A-A截面结构示意图。

图3是图1的B-B截面结构示意图。

图中：1、半圆形开挖面板，2、压力传感器，3、半圆形盾壳，4、第一排水管排水管，5、支撑块，6、土工织物，7、砂垫层，8、孔压传感器，9、竖向LVDT位移传感器，10、溢流孔，11、水位面，12、土样，13、供水管，14、支座，15、横向LVDT位移传感器，16、液压油缸，17、支撑杆，18、第二排水管排水管，19、电磁阀，20、竖向隔板，21、蓄水箱，22、通水孔，23、有机玻璃。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。