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雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置的制造方法

文檔序號:10508064閱讀:355來源:國知局
雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,包括既有隧道模型和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);既有隧道模型為埋設(shè)在試驗槽內(nèi)的模型隧道管,模型隧道管由多個模型隧道環(huán)串聯(lián)而成,每個模型隧道環(huán)由6瓣模型隧道管片固接而成;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括激光位移傳感器、應(yīng)變片和土壓力盒,激光位移傳感器安裝在中軸管上,中軸管設(shè)置在既有隧道模型內(nèi),二者同軸設(shè)置;應(yīng)變片和土壓力盒粘在模型隧道環(huán)的表面上,應(yīng)變片用于測量模型隧道環(huán)的應(yīng)力和彎矩,土壓力盒用于測量模型隧道環(huán)受到的土體壓力。本發(fā)明用于雙線隧道開挖掌子面加卸荷模擬測試系統(tǒng),模擬并測量既有隧道變形大小和應(yīng)力應(yīng)變大小,為分析掌子面加卸荷時既有隧道變形量大小提供試驗依據(jù)。
【專利說明】
雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種模型試驗技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,用于模擬和監(jiān)測盾構(gòu)法開挖雙線隧道時新建隧道掌子面加卸荷對既有隧道的影響。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展,地下軌道交通以其環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)的特點,逐漸成為現(xiàn)在城市交通重要的組成部分。在具有復(fù)雜地下軌道交通系統(tǒng)的發(fā)達(dá)城市中,受客觀條件的限制,經(jīng)常面臨雙線隧道開挖建設(shè)問題,且相鄰隧道間距小。在既有隧道鄰近位置并行開挖的新建隧道,會破壞周圍土體的平衡狀態(tài),造成周圍土體應(yīng)力場和位移場的變化,產(chǎn)生引發(fā)地表沉降、地表或地面結(jié)構(gòu)破壞、隧道變形過大破壞的風(fēng)險。在盾構(gòu)法開挖新建隧道中,盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)造成掌子面加荷,擠壓周圍土體,對既有隧道造成擠壓;盾構(gòu)機(jī)后退造成掌子面卸荷,掌子面上部土體可能出現(xiàn)坍塌趨勢,形成水平拱,也可能會對既有隧道造成擠壓。因此,研究盾構(gòu)法開挖雙線隧道時掌子面加卸荷對周圍土體和既有隧道的影響是十分有意義且必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,該裝置用于雙線隧道開挖掌子面加卸荷模擬測試系統(tǒng),模擬并測量既有隧道變形大小和應(yīng)力應(yīng)變大小,為分析掌子面加卸荷時既有隧道變形量大小提供試驗依據(jù)。
[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,包括既有隧道模型和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述既有隧道模型為埋設(shè)在試驗槽內(nèi)的模型隧道管,所述模型隧道管的橫向剛度與縱向剛度與實際工程中的隧道通過相似比形成對應(yīng)關(guān)系,所述模型隧道管的兩端分別垂直固定在所述試驗槽的前側(cè)壁和后側(cè)壁上,所述模型隧道管由多個模型隧道環(huán)串聯(lián)而成,每個所述模型隧道環(huán)由6瓣模型隧道管片固接而成;所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括激光位移傳感器、應(yīng)變片和土壓力盒,所述激光位移傳感器安裝在中軸管上,所述中軸管設(shè)置在所述既有隧道模型內(nèi),二者同軸設(shè)置,所述中軸管固定在所述試驗槽的前側(cè)壁和后側(cè)壁上,每個所述模型隧道環(huán)對應(yīng)4個所述激光位移傳感器,對應(yīng)同一個所述模型隧道環(huán)的4個所述激光位移傳感器均布在所述中軸管同一斷面的周向上,所述激光位移傳感器用于測量與其對應(yīng)的所述模型隧道環(huán)的位移及變形;所述土壓力盒粘在所述模型隧道環(huán)的外表面上,在所述模型隧道環(huán)的內(nèi)外表面上各設(shè)有一一對應(yīng)的多個所述應(yīng)變片,所述應(yīng)變片用于測量所述模型隧道環(huán)的應(yīng)力和彎矩,所述土壓力盒用于測量所述模型隧道環(huán)受到的土體壓力。
[0005]在所述模型隧道管片的兩側(cè)設(shè)有管片連接孔,在所述模型隧道管片的兩端設(shè)有模型環(huán)連接孔,相鄰的兩個所述模型隧道環(huán)通過6道金屬絲固接在一起,所述金屬絲貫穿相鄰的兩個所述模型隧道環(huán)的所述模型環(huán)連接孔,相鄰的兩個所述模型隧道管片通過凸出在所述管片連接孔內(nèi)的螺栓固接在一起。
[0006]所述金屬絲采用鋁絲。
[0007]所述中軸管通過兩個固定端板與所述試驗槽的前側(cè)壁和后側(cè)壁固接。
[0008]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:既有隧道模型采用多個模型隧道環(huán)串聯(lián)而成,根據(jù)國內(nèi)盾構(gòu)法通用隧道管片的形式,模型中每個模型隧道環(huán)采用六瓣模型隧道管片,管片之間通過螺栓連接,真實還原了實際工程中管片間的連接形式;相鄰的兩個模型隧道環(huán)之間通過六道鋁絲連接,等效模擬實際工程中環(huán)與環(huán)之間的螺栓連接;既有隧道模型的橫向剛度與縱向剛度與實際工程中的隧道通過相似比形成對應(yīng)關(guān)系。在模型隧道管片上布置應(yīng)變片,用于測量管片受力后的內(nèi)力值;在模型環(huán)外表面粘土壓力盒,用于測量隧道周圍受到的土壓力;為測量隧道受力后的變形,在中軸管上布置激光位移傳感器,一個模型隧道環(huán)采用4個沿周向均布的激光位移傳感器,測量模型隧道環(huán)上下左右四個方位的變形值。本發(fā)明可以實時監(jiān)測隧道上部不同覆土厚度情況下的內(nèi)力及變形,為工程設(shè)計提供參考。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明應(yīng)用在雙線隧道開挖掌子面加卸荷模擬測試系統(tǒng)中的示意圖;
[00?0]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖;
[0011]圖3為本發(fā)明的激光位移傳感器和中軸管示意圖;
[0012]圖4為本發(fā)明的模型隧道環(huán)示意圖;
[0013]圖5為本發(fā)明的模型隧道管片示意圖。
[0014]圖中:1、試驗槽,2、既有隧道模型,2-1、模型隧道環(huán),2-1-1、模型隧道管片,2-1-1-1、管片連接孔,2-1-1-2、模型環(huán)連接孔,3-1、激光位移傳感器,3-2、應(yīng)變片,3_3土壓力盒,3-4、中軸管,3-5、固定端板,4、新建隧道模型。
【具體實施方式】
[0015]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效,茲例舉以下實施例,并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0016]請參閱圖1?圖5,一種雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,包括既有隧道模型2和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0017]所述既有隧道模型2為埋設(shè)在試驗槽I內(nèi)的模型隧道管,與埋設(shè)在試驗槽I內(nèi)的新建隧道模型4相鄰平行設(shè)置。所述模型隧道管的橫向剛度與縱向剛度與實際工程中的隧道通過相似比形成對應(yīng)關(guān)系,所述模型隧道管的兩端分別垂直固定在所述試驗槽I的前側(cè)壁和后側(cè)壁上,所述模型隧道管由多個模型隧道環(huán)2-1串聯(lián)而成,每個所述模型隧道環(huán)2-1由6瓣模型隧道管片2-1-1固接而成。
[0018]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括激光位移傳感器3-1、應(yīng)變片3-2和土壓力盒3-3,所述激光位移傳感器3-1安裝在中軸管3-4上,所述中軸管3-4設(shè)置在所述既有隧道模型2內(nèi),二者同軸設(shè)置,所述中軸管3-4固定在所述試驗槽I的前側(cè)壁和后側(cè)壁上,每個所述模型隧道環(huán)2-1對應(yīng)4個所述激光位移傳感器3-1,對應(yīng)同一個所述模型隧道環(huán)2-1的4個所述激光位移傳感器3-1均布在所述中軸管3-4同一斷面的周向上,所述激光位移傳感器3-1用于測量與其對應(yīng)的所述模型隧道環(huán)2-1的位移及變形;所述土壓力盒3-3粘在所述模型隧道環(huán)2-1的外表面上,在所述模型隧道環(huán)2-1的內(nèi)外表面上各設(shè)有一一對應(yīng)的多個所述應(yīng)變片3-2,所述應(yīng)變片3-2用于測量所述模型隧道環(huán)2-1的應(yīng)力和彎矩,所述土壓力盒3-3用于測量所述模型隧道環(huán)2-1受到的土體壓力。
[0019]在本實施例中,在所述模型隧道管片2-1-1的兩側(cè)設(shè)有管片連接孔2-1-1-1,在所述模型隧道管片2-1-1的兩端設(shè)有模型環(huán)連接孔2-1-1-2,相鄰的兩個所述模型隧道環(huán)2-1通過6道金屬絲固接在一起,所述金屬絲貫穿相鄰的兩個所述模型隧道環(huán)2-1的所述模型環(huán)連接孔2-1-1-2,相鄰的兩個所述模型隧道管片2-1-1通過凸出在所述管片連接孔2-1-1-1內(nèi)的螺栓固接在一起。在本實施例中,所述金屬絲采用鋁絲,重量輕。所述中軸管3-4通過兩個固定端板3-5與所述試驗槽I的前側(cè)壁和后側(cè)壁固接,保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠。
[0020]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述,但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】,上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的,并不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下,還可以作出很多形式,這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,其特征在于,包括既有隧道模型和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng); 所述既有隧道模型為埋設(shè)在試驗槽內(nèi)的模型隧道管,所述模型隧道管的橫向剛度與縱向剛度與實際工程中的隧道通過相似比形成對應(yīng)關(guān)系,所述模型隧道管的兩端分別垂直固定在所述試驗槽的前側(cè)壁和后側(cè)壁上,所述模型隧道管由多個模型隧道環(huán)串聯(lián)而成,每個所述模型隧道環(huán)由6瓣模型隧道管片固接而成; 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括激光位移傳感器、應(yīng)變片和土壓力盒,所述激光位移傳感器安裝在中軸管上,所述中軸管設(shè)置在所述既有隧道模型內(nèi),二者同軸設(shè)置,所述中軸管固定在所述試驗槽的前側(cè)壁和后側(cè)壁上,每個所述模型隧道環(huán)對應(yīng)4個所述激光位移傳感器,對應(yīng)同一個所述模型隧道環(huán)的4個所述激光位移傳感器均布在所述中軸管同一斷面的周向上,所述激光位移傳感器用于測量與其對應(yīng)的所述模型隧道環(huán)的位移及變形;所述土壓力盒粘在所述模型隧道環(huán)的外表面上,在所述模型隧道環(huán)的內(nèi)外表面上各設(shè)有一一對應(yīng)的多個所述應(yīng)變片,所述應(yīng)變片用于測量所述模型隧道環(huán)的應(yīng)力和彎矩,所述土壓力盒用于測量所述模型隧道環(huán)受到的土體壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,其特征在于,在所述模型隧道管片的兩側(cè)設(shè)有管片連接孔,在所述模型隧道管片的兩端設(shè)有模型環(huán)連接孔,相鄰的兩個所述模型隧道環(huán)通過6道金屬絲固接在一起,所述金屬絲貫穿相鄰的兩個所述模型隧道環(huán)的所述模型環(huán)連接孔,相鄰的兩個所述模型隧道管片通過凸出在所述管片連接孔內(nèi)的螺栓固接在一起。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,其特征在于,所述金屬絲采用鋁絲。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙線隧道開挖既有隧道模擬監(jiān)測裝置,其特征在于,所述中軸管通過兩個固定端板與所述試驗槽的前側(cè)壁和后側(cè)壁固接。
【文檔編號】E21F17/18GK105863734SQ201610340317
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】鄭剛, 崔濤, 范奇
【申請人】天津大學(xué)
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