[发明专利]模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置及方法

摘要

模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置及方法，属于地下工程实验技术领域，本发明用相似材料模拟土层结构，隧道模拟装置模拟隧道结构，地层损失模拟系统模拟隧道周围扰动土体及地层损失的全过程。装置安装完毕后，地层损失模拟系统启动，将事先已经用压力水泵充满水的密闭水袋通过排水管分步排水，并通过止水阀门与量桶精确地控制排水量，并记录排水量，模拟地层损失，与之相应地层发生变形，地表随之发生沉降，地表沉降通过百分表精确测出，记录测量值。通过换算计算出地层损失率，并与沉降测量值一同制成表格和图像，从而可以简便精确的测出不同地层结构下地层损失率与地表沉降之间关系。

主权项

一种模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置，其特征在于：其包括模型箱及地层系统、隧道模拟系统、地层损失模拟系统、地表沉降测量系统；模型箱及地层系统，包括模型箱框架(1)、钢化玻璃块(2)、基准钢梁(5)、相似材料土层(6)、标志线(7)、隧道孔洞(18)，进水管及排水管孔洞(19)；模型箱框架(1)与钢化玻璃块2连接形成模型箱，相似材料土层(6)分层填入模型箱并夯实，在需要观察内部土层沉降的深度处植入标志线(7)，最后钢梁5固定于模型箱顶部纵向中央部位，隧道孔洞(18)与进水管及排水管孔洞(19)位于模型箱底部；隧道模拟装置，包括聚氯乙烯隧道模型(8)、聚氯乙烯圆板支撑(13)；3道聚氯乙烯圆板支撑(13)等间距置于聚氯乙烯隧道模型(8)的圆孔中，然后用密闭水袋(9)将聚氯乙烯隧道模型(8)环向紧密包裹后植入隧道孔洞(18)中；地层损失模拟系统，包括密闭水袋(9)、进水管(10)、排水管(11)、止水阀门(12)、密闭水袋支撑(14)、量桶(15)、压力水泵(16)；密闭水袋支撑(14)均匀布置于密闭水袋(9)中，密闭水袋(9)紧密包围聚氯乙烯隧道模型(8)，进水管(10)与排水管(11)分别连接于密闭水袋(9)的一侧边缘，并通过进水管及排水管孔洞(19)引出，进水管(10)与排水管(11)上分别配置有一个止水阀门(12)，进水管(10)的进水口与压力水泵(16)连接，排水管(11)出水口处放置一个量桶(15)；地表沉降测量系统，包括百分表(3)，磁性座(4)；磁性座(4)固定于基准钢梁(5)上，百分表(3)安装在磁性座(4)上。