[发明专利]一种软土隧道掌子面抗剪强度测试装置及稳定性评估方法

权利要求书

1.一种软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，其特征在于：所述软土隧道掌子面抗剪强度测试装置包括：支撑机构、传动机构和十字剪切板，所述支撑机构用于向上支撑传动机构和十字剪切板，所述传动机构用于朝向软土隧道掌子面转动十字剪切板。

2.根据权利要求1所述的软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，其特征在于：所述支撑机构包括底板、多根支撑脚和工作台，所述支撑脚的下端固定至底板上，所述支撑脚的上端固定至工作台下方。

3.根据权利要求2所述的软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，其特征在于：所述工作台的边缘设有牵拉绳缺口以自由下落牵拉绳。

4.根据权利要求2所述的软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，其特征在于：所述支撑脚为上下两节且上下两节的连接处设有支撑脚调节旋钮，所述支撑脚调节旋钮用于调整工作台的高度。

5.根据权利要求4所述的软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，其特征在于：所述工作台上表面设有水准泡。

6.根据权利要求1所述的软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，其特征在于：所述传动机构包括牵拉绳转轮、十字板转轮、牵拉绳和十字板连接杆；所述牵拉绳穿设在牵拉绳转轮和十字板转轮上，所述十字板转轮的侧面固定十字板连接杆，所述十字板连接杆的另一端与十字剪切板相固定，所述牵拉绳转轮、十字板转轮分别架设在牵拉绳转轮支撑架、十字板转轮支架上。

7.根据权利要求6所述的软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，其特征在于：所述十字板连接杆的中部还设有十字板支撑架。

8.一种软土隧道掌子面稳定性评估方法，其特征在于：所述软土隧道掌子面稳定性评估方法基于权利要求1所述的软土隧道掌子面抗剪强度测试装置，并包括如下步骤：

S1、获取传动机构作用在十字剪切板上的弯矩M，十字剪切板的直径为D，十字剪切板的高度为H，由此得到软土隧道掌子面的抗剪强度：

S2、根据测试点位置土层分布等计算总应力σ_v；

S3、计算总应力与抗剪强度的比值N：

S4、根据总应力与抗剪强度的比值N判断软土隧道掌子面的稳定状态，如下：

如N6，则表明：掌子面不稳定，可能发生坍塌；

如3N6，则表明：掌子面将发生较大变形，有必要开展专题研究；

如N3，则表明：掌子面稳定。

9.根据权利要求8所述的软土隧道掌子面稳定性评估方法，其特征在于：当软土隧道掌子面采用支护且对掌子面施加的支护压力为S，则支护条件下总应力与抗剪强度的比值N’为：

同样地，根据支护条件下总应力与抗剪强度的比值N’判断软土隧道掌子面的稳定状态，如下：

如N’6，则表明：掌子面不稳定，可能发生坍塌；

如3N’6，则表明：掌子面将发生较大变形，有必要开展专题研究；

如N’3，则表明：掌子面稳定。