[发明专利]一种地铁盾构区间隧道及基底变形的模型实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种地铁盾构区间隧道及基底变形的模型实验装置及方法，模型箱的箱体内铺设有多个黏土层，最上方黏土层上放置有混凝土隧道模型，混凝土隧道模型的截面上安装有应变片一，下方各黏土层的截面处埋设有应变片二，应变片一与应变片二分别通过导线与应变仪连接，模型箱上方设置有锚接地基的笼型钢架，笼型钢架呈正方体，其顶部安装有平动式滑轨，所述滑轨的底部固接有倒悬的激振器，激振器通过电源线与功率放大器连接，功率放大器通过电源线与低频信号发生器连接，本发明的实验装置安全稳定，运行情况良好，且能够定时记录各种工况下激振获得的数据，能够全面准确地计算不同工况下的变形，实用性强，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。

技术领域

本发明涉及隧道工程测试技术领域，尤其涉及一种地铁盾构区间隧道及基底变形的模型实验装置及方法。

背景技术

随着我国城市轨道交通的快速发展，机车动荷载作用下引起的地铁盾构及其下地基的变形，当沉降超过阈值后，隧道的衬砌会进一步破坏，导致渗水漏水等现象的发生，危及隧道结构的安全。由于列车动荷载作用下引起的盾构和地层的变形影响因素较多，传统的理论分析无法全面准确地计算该工况下的变形。因此，急需开发一种地铁盾构区间隧道及基底变形的模型实验装置及方法以解决上述技术问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种地铁盾构区间隧道及基底变形的模型实验装置及方法，采用不同频率振动加载来模拟实际列车行车不同工况下的试验要求，同时采集混凝土隧道模型上的应变片一试验参数和黏土层内部应变片二受压反馈的应力变化，通过数据统计分析得出行车荷载对隧道变形的影响规律，实验装置安全稳定，运行情况良好，且能够定时记录各种工况下激振获得的数据，能够全面准确地计算不同工况下的变形，实用性强，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。

为了实现上述目的，本发明提供的一种地铁盾构区间隧道及基底变形的模型实验装置，包括模型箱，所述模型箱为一空心立方体，箱体内铺设有多个黏土层，最上方黏土层上放置有混凝土隧道模型，所述混凝土隧道模型的截面上安装有应变片一，下方各黏土层的截面处埋设有应变片二，所述应变片一与应变片二分别通过导线与应变仪连接，所述模型箱上方设置有锚接地基的笼型钢架，所述笼型钢架呈正方体，其顶部安装有平动式滑轨，所述滑轨的底部固接有倒悬的激振器，所述激振器通过电源线与功率放大器连接，所述功率放大器通过电源线与低频信号发生器连接。

优选地，所述混凝土隧道模型呈半圆柱体，其底部浇筑混凝土，顶部嵌设有H型模型轨道，所述模型轨道由两条跨中连接于一体的平行钢筋构成。

优选地，所述滑轨的中心处设有螺栓孔位，所述激振器通过螺栓固定于滑轨上。

优选地，所述滑轨与笼型钢架上均设有加固措施。

优选地，所述笼型钢架由角钢构成，其底座采用高强度螺栓加固于地基表面。

优选地，所述应变片一安装在混凝土隧道模型的跨中截面和1/4截面处，所述应变片二安装在黏土层的中截面处。

优选地，所述模型箱的箱体内铺设有三个黏土层，所述应变片一和应变片二分别固定在四个测点处，连接应变片一、应变片二与应变仪的导线两两一组采用1/4桥接方式接线。

一种地铁盾构区间隧道及基底变形的模型实验方法，包括如下步骤：

(1)准备好试验器材，设计构建模型箱及浇筑混凝土隧道模型，准备足够的土样材料；

(2)用砂纸将混凝土隧道模型底部打磨光滑后，粘贴焊接好的应变片一于跨中截面和1/4截面处，并涂抹隔水密封硅胶；

(3)将激振器倒悬固定于滑轨底部，同时将笼型钢架锚固于地基表面，确保其稳定不松动；