[发明专利]一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，包括模型箱，模型箱内部设置有上下布置的地层损失模拟装置和既有隧道模型；所述既有隧道模型包括管体和安装在管体两端的端口盖，管体内部设置道床板、基准梁、封闭集水槽，基准梁的两端穿过管体的两端的端口盖后固定在模型箱上；封闭集水槽布置在道床板上，每个封闭集水槽单独连接一根输水管，输水管引出模型箱后由供水装置对封闭集水槽进行注水；所述既有隧道模型上设置监测断面，监测断面处设置检测装置。

2.根据权利要求1所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述新建隧道模型由外管和嵌套在外管内的内管组成，内管的内端固定在模型箱侧壁，外管的外端穿过模型箱一侧的接收孔后连接牵引装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述检测装置包括位移计、土压力盒和应变片，既有隧道模型内部两侧拱腰和拱顶位置均设置位移计，位移计固定在基准梁上，外部的两侧拱腰、拱顶和拱底位置均设置土压力盒，拱底位置设置应变片。

4.根据权利要求1所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述供水装置包括依次设置水泵、阀门、流量计和输水管连接器。

5.根据权利要求1所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述模型箱正面采用钢化玻璃并标有刻度，其他面采用钢板焊接。

6.根据权利要求1所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述管体的两端由端口盖密封，一端的端口盖上设置引线孔和塑料软管，两端的端口盖均设置一个供基准梁穿过的小孔，小孔内部沿环向设置橡胶套圈。

7.根据权利要求1所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述集水槽对称布置在道床板中心两侧，每一个集水槽为封闭的盒状结构，顶部设置可拆卸盖板，每一个集水槽一一对应一根输水管，进行单独的编号。

8.根据权利要求1所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述基准梁的长度可调节，两端通过可拆卸的方式固定在模型箱侧壁上。

9.根据权利要求1所述的一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置，其特征在于，所述快速泄沙口位于模型箱后立面，利用后立面钢板开设矩形开孔，并安装活动门。

10.一种如权利要求3所述的模拟既有隧道内集中堆载模型试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在既有隧道模型以下范围的模型箱中装入细沙，充分压实，按照试验的角度调整既有隧道模型；

(2)再将外部的细沙均匀填入模型箱中，直至细沙填至指定高度，将位移计、土压力盒和应变片连接对应仪器；

(3)开启牵引装置，将外管抽出，在掘进过程中根据试验方案决定注水的时间、注水的位置及注入的水量，位移计、土压力盒和应变片实时监测既有隧道模型的位移、环向土压力及弯矩变化数据；

(4)处理既有隧道模型所受土压力、弯矩及位移量的试验数据，绘制相关曲线。