[发明专利]测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置及方法

权利要求书

1.一种测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，包括第一剪切箱（1）、第二剪切箱（2）以及设于所述第一剪切箱（1）、第二剪切箱（2）的外围的反力架（15）；

所述第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）分别用于容置围岩和混凝土管片，且所述第一剪切箱（1）位于所述第二剪切箱（2）的顶部上方；

所述反力架（15）固定于工作面上，其顶部与所述第一剪切箱（1）顶面之间设有竖向伺服机（13），以施加竖向压力；所述反力架（15）其中一个侧面与所述第一剪切箱（1）之间设有固定横撑（14），所述反力架（15）相对的另一侧面与所述第二剪切箱（2）之间设有水平伺服机（12），以施加水平力，实现盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切。

2.根据权利要求1所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述第一剪切箱（1）顶部嵌有传压板（3），且所述第一剪切箱（1）内部设有竖向压力传感器（4）；所述第二剪切箱（2）的内部设有水平压力传感器（5）。

3.根据权利要求2所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述竖向压力传感器（4）与第一剪切箱（1）顶面平行，所述水平压力传感器（5）与第二剪切箱（2）侧面平行。

4.根据权利要求2或3所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述竖向压力传感器（4）设于第一剪切箱（1）内部靠近竖向伺服机（13）的一侧，所述水平压力传感器（5）设于第一剪切箱（2）内部靠近水平伺服机（12）的一侧。

5.根据权利要求4所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）通过侧边的固定螺栓（6）连接。

6.根据权利要求1或5所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述第二剪切箱（2）的底部设有滑轮（7），并放置于与其匹配的导轨（8）上。

7.根据权利要求6所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述第二剪切箱（2）内预留有注入砂浆和油脂的注浆孔（9），且所述注浆孔（9）通过对应的导管（10）与液压装置（11）连接。

8.根据权利要求1或7所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）涂抹有润滑剂以减少剪切过程中剪切箱之间的摩擦力，还设置隔水垫以防止在注入油脂或砂浆时从上下剪切箱接触面缝隙处流出。

9.根据权利要求8所述的测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，所述水平伺服机（12）、竖向伺服机（13）及液压装置（11）均与仪器控制台（16）通过线缆实现电连接。

10.一种测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的方法，应用于如权利要求1-9任一项所述测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1将现场取回的岩石进行处理，并根据管片厂提供的盾构隧道管片的配合比浇筑混凝土圆柱试件；

S2将制备并处理好的岩石和混凝土分别放置于第一剪切箱（1）和第二剪切箱（2）内，在第一剪切箱（1）内设置竖向压力传感器（4），在第二剪切箱（2）设置水平压力传感器（5），并在上下剪切箱的接触面涂上润滑剂，放置好隔水垫；

S3将所述第二剪切箱（2）放置在导轨（8）上，并固定好滑轮（7）的位置，然后将所述第一剪切箱（1）放置于所述第二剪切箱（2）的上部，并固定上下剪切箱；

S4利用仪器控制台（16）控制水平伺服机（12）和竖向伺服机（13）向上下剪切箱靠近，通过竖向压力传感器（4）和水平压力传感器（5）监测伺服机刚好压实第一剪切箱（1）与固定横撑（14）；

S5若盾构隧道管片与围岩接触面需填充油脂或砂浆，则通过液压装置（11）从第二剪切箱（2）预留的注浆孔（9）处注入油脂或砂浆；

S6继续控制所述竖向伺服机（13）对第一剪切箱（1）内的材料施力直至对材料压缩到指定厚度或到达指定压力后停止，控制水平伺服机（12）对第二剪切箱（2）施加水平力直至上下剪切箱发生滑移；

S7通过所述第二剪切箱（2）内的水平压力传感器（5）得到材料破环时所受剪切应力，通过仪器控制台（16）得到材料破环时所受水平位移，最终得到盾构隧道管片与围岩接触面的剪切模量。