[发明专利]一种隧道模型试验洞周收敛位移控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种隧道模型试验中控制洞周收敛位移的试验装置。

背景技术

隧道模型试验是研究隧道及地下工程领域的一种重要手段。我国现有的隧道围岩模型试验多直接在相似模型的围岩上直接开挖后进行适当的支护，或预设与隧道断面形状一致的构件在开挖时直接将其取出。现有的隧道模型试验中隧道的开挖无法准确、有效的控制洞周围岩的收敛位移，使用现有的方法开挖后，隧道模型可能直接坍塌，或者是稳定在某一个特定的收敛位移情况。而对围岩与隧道结构关系进行研究时，了解不同隧道收敛位移及其对应的围岩压力是十分重要的数据，可以据此得到该种围岩的围岩特征曲线，指导隧道设计与隧道施工。

发明内容

本发明是一种隧道模型试验洞周收敛位移控制装置，用于研究在隧道相似模型试验中，不同的洞周收敛位移所对应的围岩状态。

为了具体实现上述目的，本发明提供了一种使用机械原理控制隧道洞周围岩收敛位移的控制装置，包括:拱部隧道轮廓维持板架、腰部隧道轮廓维持板架、仰拱隧道轮廓维持板架、收敛位移传递杆、内部固定框架、旋转定轴装置、空心圆筒、收敛位移发生杆、手拧螺丝、椎体、螺纹、开挖套筒。

拱部隧道轮廓维持板架、腰部隧道轮廓维持板架、仰拱隧道轮廓维持板架均由金属板制成，为保证其刚度可在适当位置用金属架进行刚度加强。拱部隧道轮廓维持板架、腰部隧道轮廓维持板架、仰拱隧道轮廓维持板架相互搭接应组装成与试验设计的隧道模型轮廓一致的金属板架，且当搭接位置重合部分增多时，拱部隧道轮廓维持板架、腰部隧道轮廓维持板架、仰拱隧道轮廓维持板架组成的隧道轮廓的整体可以相应的缩小。

收敛位移传递杆，具有一定强度的金属杆件，头端为圆球形，尾端与拱部隧道轮廓维持板架和腰部隧道轮廓维持板架内侧固定相连。收敛位移传递杆的头端圆球部与收敛位移发生杆的椎体部位紧贴，当操作收敛位移发生杆转动时，收敛位移传递杆头端圆球沿着收敛位移发生杆的椎体坡面滑动，使得收敛位移发生杆产生的位移并通过收敛位移传递杆传递至拱部隧道轮廓维持板架与腰部

隧道轮廓维持板架。

内部固定框架，为板材制成框架，固定于底部的隧道轮廓维持板架上，应具有两层或两层以上，且在收敛位移传递杆经过的对应位置预设开孔。通过内部固定框架，收敛位移传递杆依次从各层内部固定框架对应位置的空心圆筒中穿过，使得收敛位移传递杆运动路径固定。同时内部固定框架也具有避免试验材料的碎屑进入装置旋转部分的功用。

旋转定轴装置，下部固定于底部隧道轮廓维持板架，上部为空心圆筒，收敛位移发生杆固定于该空心圆筒中；空心圆筒内侧一部分刻有螺纹，使得收敛位移发生杆旋转时可以沿着螺纹前后运动；旋转定轴装置空心圆筒壁上应预设手拧螺丝孔洞，可以装入手拧螺丝，用以在适当的时候固定收敛位移发生杆，使整个装置的收敛位移固定不变。

收敛位移发生杆，为一金属直杆，从旋转定轴装置的空心圆筒中穿过，且在对应位置有螺纹，在旋转定轴装置中旋转时可以前后移动。收敛位移发生杆与收敛位移传递杆头部圆球相接触的对应位置的收敛位移发生杆部位为锥体形状，使得当收敛位移发生杆在旋转定轴装置中旋转，产生前后移动时，收敛位移传递杆头部的圆球在收敛位移发生杆对应位置椎体斜面上滑动，最终控制

拱部隧道轮廓维持板架、腰部隧道轮廓维持板架的收敛位移。

开挖套筒，为具有较高强度的金属筒，其形状与隧道轮廓一致，。开挖套筒用于在地层模型进行开挖时使用，将套筒打入地层模型中想要开挖隧道的位置后将其内部的围岩置换出来，并提供足够的空间来安装本发明。

附图说明

图1为本发明一种隧道模型试验洞周收敛位移控制装置示意图。

图2为本发明隐去外部的隧道轮廓维持板架与内部固定框架后的内部结构示意图。

图3为本发明收敛位移发生杆的示意图。

图4为开挖套筒与本发明装置整体的关系示意图。

具体实施方式

为利于对本发明专利的理解，以下结合附图说明本发明装置在隧道模型试验中使用的方法。