[发明专利]用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构及其制作方法

说明书

本发明涉及用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构及其制作方法，其中用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构包括底座、竖直设在底座上截面呈隧道轮廓的模具，所述模具包括内模板和外模板，所述内模板和外模板均由若干段圆弧形钢板拼接而成，内模板和外模板之间形成的腔体间隔设有阻隔片，在内模板、外模板与阻隔片之间形成的若干个独立腔室内浇铸有石膏浆液，所述独立腔室内埋设有土压力传感器。本发明与传统整体浇筑的隧道衬砌模型相比，拼装式隧道衬砌模型可较好地模拟掌子面分部开挖、衬砌分段施作的实际施工过程；同时在衬砌分块内预埋微型土压力传感器，可方便地测量衬砌结构与围岩间的接触压力，避免传统外贴式传感器对模型试验结果产生的不利影响。

技术领域：

本发明涉及一种用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构及其制作方法。

背景技术：

随着我国高等级公路、铁路的迅猛发展，山岭隧道的建设规模与建设难度也空前增大。另一方面，由于岩土及隧道工程本身的复杂性，除理论分析、现场观测和数值模拟外，模型试验方法已越来越成为隧道工程相关领域研究的一种重要手段。

模型试验是按一定的几何、物理关系，用模型代替原型进行测试研究，并将研究结果用于原型的试验方法。从国内外公开的文献资料上看，在隧道工程相关的模型试验中，其衬砌结构模型通常是在特定尺寸的模具中，采用石膏浆液或水泥砂浆液一次性整体浇筑成型的。然而在工程实践中，山岭隧道通常采用掌子面分部开挖、衬砌结构分段施作的新奥法施工，因此整体浇筑式的隧道衬砌模型，是无法模拟实际施工过程的。

另一方面，开展模型试验过程中，需在衬砌结构模型的外表面，贴置应变片或微型土压力传感器，以量测衬砌结构的应力、围岩衬砌间的接触压力等物理量。但经相似比缩尺后的隧道模型，其几何尺寸较小，而各种外贴式测量传感器（及其引脚线）占据了相当的体积，这将对模型试验结果产生较大影响。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构及其制作方法，该用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构设计合理，与传统整体浇筑的隧道衬砌模型相比，其可较好地模拟掌子面分部开挖、衬砌分段施作的实际施工过程。

本发明用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构，其特征在于：包括底座、竖直设在底座上截面呈隧道轮廓的模具，所述模具包括内模板和外模板，所述内模板和外模板均由若干段圆弧形钢板拼接而成，内模板和外模板之间形成的腔体间隔设有阻隔片，在内模板、外模板与阻隔片之间形成的若干个独立腔室内浇铸有石膏浆液，所述独立腔室内埋设有土压力传感器。

进一步的，上述内模板的外表面，外模板的内表面均涂覆有脱模剂层，所述阻隔片的两侧面也涂覆有脱模剂层。

进一步的，上述阻隔片为呈“Ω”形的薄铝片。

进一步的，上述底座为PVC泡沫板。

进一步的，上述脱模剂为凡士林或黄油，所述圆弧形钢板为圆弧形镀锌钢板，所述石膏浆液为建筑石膏与水按2：1比例搅拌均匀形成的流塑态。