[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

说明书

本发明公开了一种隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置及测试方法，测试装置包括用于检测隧道衬砌与支撑结构之间荷载的检测装置，所述检测装置安装在隧道衬砌与支撑结构之间，所述检测装置包括荷载转换单元和接触状态调整单元，所述荷载转换单元位于接触状态调整单元的外部，荷载转换单元分别与隧道衬砌、支撑结构连接。本发明将接触区域的面荷载通过梁、柱转换为点荷载，通过对点荷载测试进而获得临时支撑结构所承受的总的接触荷载，测试结果参考价值高；在临时支撑结构和隧道衬砌与测试装置接触部位有内垫层和外垫层，并通过油压的调整保证接触效果，测试精度高；采用传感器进行荷载测试，便于实现实时监测、显示、预警。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工监测技术领域，特别是指一种隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置及测试方法。

背景技术

在盾构隧道的某些特殊施工地段，例如联络通道施工时，需要对建设完成的管片进行破拆，这就会改变原有衬砌结构的荷载传递路径，使得与联络通道相接区域的盾构区间隧道衬砌结构处于受力不利状态，为保证隧道结构安全，常在盾构隧道内施作临时钢支撑结构。

临时钢支撑结构的安全状态与其承受的荷载大小有关，即盾构隧道管片衬砌与临时支撑结构之间的接触荷载。目前，接触荷载测试多采取埋设压力盒方法，例如对隧道初支-二衬接触压力测试时，在接触部位埋设钢弦式压力盒，这就需要对测点表面锤击平整，再用砂浆抹平；另外一种方法是在接触部位埋设轴力计。既有方法存在以下问题：（1）所测结果为接触区域的局部接触点的接触荷载，不能获得通过全部接触界面所传递的总荷载大小；（2）传感器的刚性外壳导致与隧道衬砌的接触常难以获得理想状态，导致埋设困难，且实际埋设状态可能影响测试结果精度；（3）难以实现连续测试；（4）埋设过程复杂，要求高。

因此，如何准确获得临时支撑结构承受的总体接触荷载、保证测试精度、降低传感器埋设难度是急需解决的技术难题。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置及测试方法，解决了现有接触荷载测试无法准确获取临时支撑结构承受的总体接触荷载，测量精度低，传感器埋设难度大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道衬砌与支撑结构的接触荷载测试装置，包括若干个用于检测隧道衬砌与支撑结构之间荷载的检测装置，所述检测装置安装在隧道衬砌与支撑结构之间，所述检测装置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、支撑结构相接触，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。

优选地，所述荷载转换单元包括外垫层、外承载梁、外承载柱、内垫层、内承载梁和内承载柱，所述外垫层外侧与隧道衬砌相匹配，所述外垫层内侧连接外承载梁，所述外承载梁与外承载柱连接，所述外承载柱与内承载柱之间设有接触状态调整单元，所述内承载柱连接内承载梁，内承载梁连接内垫层，内垫层与支撑结构相匹配。

优选地，所述接触状态调整单元包括内油腔和外油腔，所述内油腔与外油腔之间设置有测量荷载值的传感器，所述外油腔连接外承载柱，所述内油腔连接内承载柱。

优选地，所述传感器连接用于显示荷载值的显示屏。

优选地，所述内油腔与外油腔均与输油管路相连通，输油管路连接油泵；所述输油管路上设有油压阀门。

优选地，所述外油腔包括外油腔顶板和外油腔底板，所述外油腔顶板与外油腔底板两侧均连接有油腔侧壁，所述油腔侧壁、外油腔顶板与外油腔底板之间形成了用于储存液压油的外油腔，所述外油腔顶板连接传感器，所述外油腔底板连接外承载柱；所述内油腔包括内油腔底板和内油腔顶板，所述内油腔底板与内油腔顶板两侧均连接有油腔侧壁，所述油腔侧壁、内油腔顶板和内油腔底板之间形成了用于储存液压油的内油腔，所述内油腔底板连接传感器，所述内油腔顶板连接内承载柱。

优选地，所述外油腔顶板和内油腔顶板的材质为高聚物柔性材料。