[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

说明书

本发明公开了一种测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，包括第一剪切箱、第二剪切箱以及反力架；所述第一剪切箱和第二剪切箱分别用于容置围岩和混凝土管片，且所述第一剪切箱位于所述第二剪切箱的顶部上方；所述反力架固定于工作面上，其顶部与所述第一剪切箱顶面之间设有竖向伺服机，以施加竖向压力；所述反力架其中一个侧面与所述第一剪切箱之间设有固定横撑，所述反力架相对的另一侧面与所述第二剪切箱之间设有水平伺服机，以施加水平力，实现盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切。本发明还公开了一种测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的方法，可真实有效的去模拟盾构隧道管片与围岩接触面的相对滑移，并获取剪切力学参数。

技术领域

本发明属于盾构隧道内测量材料力学性能的装置技术领域，更具体地，涉及一种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。

背景技术

盾构法因断面成型好、信息化程度高、安全高效等特点，在大埋深、软弱围岩等复杂条件下的深埋长大隧洞（道）建设中应用越来越多。但软弱地层在围岩物理力学性质、赋存状态等方面较为脆弱，众多工程实例表明，盾构隧道在大埋深土层或软弱岩层中施工会面临较大的压缩剪切作用，在盾构隧道结构设计中，该压缩剪切作用关系在管片环拼装、脱环后仍会继续发展、变化，尚无合理的理论方法表征，是目前制约盾构隧道管片结构分析的一大难题，如取值不当，可能造成管片结构分析结果失当、对于盾构隧道的安全性带来巨大风险。因此，研究大埋深条件下盾构开挖过程隧洞围岩的变形和破坏机理具有重要意义，其中，准确测试和评价隧道衬砌与围岩的剪切力学性能是十分必要的关键问题。

鉴于上述原因，为了获取盾构隧道管片与围岩之间的剪切力学参数，需观测不同围岩、不同管片幅宽、不同管片厚度的影响情况，在此条件上定性分析材料结构性的变化及在外力作用下产生的相对位移，目前的室内压缩剪切试验中，还未见用于测试盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性能的设备和方法。

综上，如能真实有效地去模拟盾构隧道管片与围岩接触面的相对滑移，得到精确的压缩剪切作用关系与性能参数，针对工程实例和问题开发一种能测试其接触面的压缩剪切力学参数的试验装置尤为必要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供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，可真实有效的去模拟盾构隧道管片与围岩接触面的相对滑移，获取盾构隧道管片与围岩之间的剪切力学参数。

为实现上述目的，按照本发明的一个方法，提供一种测量盾构隧道管片与围岩接触面压缩剪切性的装置，包括第一剪切箱、第二剪切箱以及设于所述第一剪切箱、第二剪切箱的外围的反力架；

所述第一剪切箱和第二剪切箱分别用于容置围岩和混凝土管片，且所述第一剪切箱位于所述第二剪切箱的顶部上方；

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

进一步地，所述第一剪切箱顶部嵌有传压板，且所述第一剪切箱内部设有竖向压力传感器；所述第二剪切箱内部设有水平压力传感器。

进一步地，所述竖向压力传感器与第一剪切箱顶面平行，所述水平压力传感器与第二剪切箱侧面平行。

进一步地，所述竖向压力传感器设于第一剪切箱内部靠近竖向伺服机的一侧，所述水平压力传感器设于第一剪切箱内部靠近水平伺服机的一侧。

进一步地，所述第一剪切箱和第二剪切箱通过侧边的固定螺栓连接。

进一步地，所述第二剪切箱的底部设有滑轮，并放置于与其匹配的导轨上。

进一步地，所述第二剪切箱内预留有注入砂浆和油脂的注浆孔，且所述注浆孔通过对应的导管与液压装置连接。