[发明专利]隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置，其特征在于：包括若干个用于检测隧道衬砌（22）与支撑结构（21）之间荷载的检测装置（18），所述检测装置（18）安装在隧道衬砌（22）与支撑结构（21）之间，所述检测装置（18）包括荷载转换单元和接触状态调整单元，所述荷载转换单元分别与隧道衬砌（22）、支撑结构（21）相接触，荷载转换单元内设有接触状态调整单元，接触状态调整单元内设有传感器（8）；

所述荷载转换单元包括外垫层（1）、外承载梁（2）、外承载柱（3）、内垫层（15）、内承载梁（14）和内承载柱（13），所述外垫层（1）外侧与隧道衬砌（22）相匹配，所述外垫层（1）内侧连接外承载梁（2），所述外承载梁（2）与外承载柱（3）连接，所述外承载柱（3）与内承载柱（13）之间设有接触状态调整单元，所述内承载柱（13）连接内承载梁（14），内承载梁（14）连接内垫层（15），内垫层（15）与支撑结构（21）相匹配；

所述接触状态调整单元包括内油腔（11）和外油腔（6），所述内油腔（11）与外油腔（6）之间设置有测量荷载值的传感器（8），所述外油腔（6）连接外承载柱（3），所述内油腔（11）连接内承载柱（13）；

所述内油腔（11）与外油腔（6）均与输油管路（17）相连通，输油管路（17）连接油泵（20）；

所述外油腔（6）包括外油腔顶板（7）和外油腔底板（4），所述外油腔顶板（7）与外油腔底板（4）两侧均连接有油腔侧壁（5），所述油腔侧壁（5）、外油腔顶板（7）与外油腔底板（4）之间形成了用于储存液压油的外油腔（6），所述外油腔顶板（7）连接传感器（8），所述外油腔底板（4）连接外承载柱（3）；所述内油腔（11）包括内油腔底板（10）和内油腔顶板（12），所述内油腔底板（10）与内油腔顶板（12）两侧均连接有油腔侧壁（5），所述油腔侧壁（5）、内油腔顶板（12）和内油腔底板（10）之间形成了用于储存液压油的内油腔（11），所述内油腔底板（10）连接传感器（8），所述内油腔顶板（12）连接内承载柱（13）。

2.根据权利要求1所述的隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置，其特征在于：所述传感器（8）连接用于显示荷载值的显示屏（19）。

3.根据权利要求2所述的隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置，其特征在于：所述输油管路（17）上设有油压阀门（23）。

4.根据权利要求3所述的隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置，其特征在于：所述外油腔顶板（7）和内油腔顶板（12）的材质为高聚物柔性材料。

5.根据权利要求1或4所述的隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置，其特征在于：所述检测装置（18）的数量为16个，16个检测装置（18）沿隧道衬砌（22）的周向均匀分布。

6.根据权利要求1-4任一项所述的隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置的荷载测试方法，其特征在于：其步骤如下：

S1、选取测量位置，确定待测试的支撑结构（21）和隧道衬砌（22）的纵向宽度；

S2、加工载荷转换单元：依据隧道衬砌（22）的纵向宽度，加工外承载梁（2）和外垫层（1）；依据支撑结构的纵向宽度，加工内承载梁（14）和内垫层（15），将内垫层（15）粘贴在内承载梁（14）上，将外垫层（1）粘贴在外承载梁（2）上；将载荷转换单元和接触状态调整单元组装成检测装置（18）；

S3、组装支撑结构：将隧道衬砌（22）底部的检测装置（18）就位，外垫层（1）贴紧隧道衬砌（22），内垫层（15）贴紧支撑结构（21），并在内垫层（15）的上方拼装支撑结构（21）；然后，按照顺序放置其余检测装置（18）和拼装支撑结构（21）；

S4、将各检测装置（18）的输油管路（17）串联后连接到油泵（20），开动油泵（20）对检测装置（18）进行加压，同时，观测每个检测装置（18）的显示屏（19），直至接触荷载达到预定初始荷载值为止，关闭输油管路（17）上的油压阀门（23）；

S5、接触荷载的测试和计算：在隧道衬砌（22）破拆时，通过检测装置（18）连接的显示屏（19）实时显示支撑结构（21）的各点位的荷载值，各荷载值累加即为支撑结构（21）的总的接触荷载。

7.根据权利要求6所述的隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试方法，其特征在于：所述外承载梁（2）和内承载梁（14）均为长条形结构，外承载梁（2）和内承载梁（14）的长度均为支撑结构承担的隧道的纵向长度。