[发明专利]隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法

权利要求书

1.隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，其特征在于：采用隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验装置进行模拟地层融沉固结的试验，所述试验装置包括离心组件、模型组件、数据采集组件；

所述模型组件包括模型箱体、隧道基土、隧道模型、多个冻结管，所述隧道模型、所述隧道基土、所述模型箱体从内至外依次设置，多个所述冻结管均匀分布在所述隧道模型外部，与所述隧道模型平行设置，位于所述隧道基土中；

所述数据采集组件包括测试元件，所述测试元件与所述模型箱体连接；

所述离心组件包括离心机与甩臂，所述模型组件设置在所述甩臂的一侧；

所述模型组件还包括减少土体边界效应的聚四氟乙烯膜，所述聚四氟乙烯膜设置在所述模型箱体与所述隧道基土之间；

所述隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法包括以下步骤：

S1：确定几何相准则，预制模型箱体、隧道模型、冻结管；

S2：拼装模型箱体，铺设聚四氟乙烯膜，分层填筑隧道基土，振捣压实；

S3：安装冻结管，钻孔并打入冻结管；

S4：埋设温度传感器、位移传感器和压力传感器，并将导线从传感器安装套中引出，穿过传感器线缆与数据存储设备连接；

S5：安装各冻结管，对土体进行静态冻结，形成设计厚度的冻结壁；

S6：在隧道基土中开挖隧道，并安装隧道模型；

S7：将模型箱体安装在离心机一侧；

S8：将位移传感器和压力传感器置零，运行离心机至预定离心加速度，进行冻结壁自然解冻；

S9：实时监测温度信息、位移信息、压力信息；

S10：拆卸试验设备；

S11：改变离心加速度，重复步骤S3～S10；

S12：处理实验数据。

2.根据权利要求1所述的隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，其特征在于：所述数据采集组件还包括传感器线缆与控制处理模块，所述测试元件通过所述传感器线缆与所述控制处理模块电连接。

3.根据权利要求2所述的隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，其特征在于：所述测试元件包括位移传感器、温度传感器、压力传感器与安装套，所述安装套与所述模型箱体连接，所述位移传感器、所述温度传感器、所述压力传感器均与所述安装套连接，并与所述传感器线缆的一端电连接。

4.根据权利要求3所述的隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，其特征在于：所述位移传感器、所述温度传感器、所述压力传感器的数量均为多个，多个所述位移传感器、所述温度传感器、所述压力传感器均均匀分布在所述隧道模型外部的所述隧道基土中。

5.根据权利要求4所述的隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，其特征在于：所述冻结管包括供液管、回液管、三通接头，所述供液管的一端设置在所述回液管的内部，所述回液管的内径大于所述供液管的外径，所述三通接头的第一直接端与所述回液管的开口端连接，第二直接端与所述供液管连接，所述供液管的进液口设置在所述三通接头的外部。

6.根据权利要求5所述的隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，其特征在于：所述冻结管还包括硅胶楔子，所述硅胶楔子套设在所述供液管上，位于所述供液管与所述第二直接端之间。

7.根据权利要求6所述的隧道冻结壁自然解冻期地层融沉离心模型试验方法，其特征在于：所述冻结管还包括套筒式膨胀螺丝与两个对孔螺栓，所述套筒式膨胀螺丝设置在所述供液管与外界冷媒介质输送管对接处，通过顺时针旋紧所述对孔螺栓压缩所述套筒式膨胀螺丝口径。