本實用新型屬于隧道工程技術(shù)領域，涉及一種模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗裝置。

背景技術(shù)：

目前，盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)大多數(shù)是由預制鋼筋混凝土管片和螺栓拼裝而成的，由于隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的原因，盾構(gòu)隧道襯砌存在接縫，盾構(gòu)隧道接縫分為縱向接縫和環(huán)向接縫，在不良地質(zhì)條件、周邊工程活動等因素作用下盾構(gòu)隧道接縫有可能會出現(xiàn)張開變形及錯位變形。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)情況下水是通過縱縫和環(huán)縫向隧道內(nèi)滲漏，除縱縫和環(huán)縫滲水之外，螺栓孔也存在漏水現(xiàn)象。滲漏水會對盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)和地鐵運營安全造成威脅。目前盾構(gòu)隧道抗?jié)B性能試驗裝置主要測試接縫處彈性密封墊、嵌縫、螺栓孔、手孔封堵材料的極限抗?jié)B能力，尚無測量一環(huán)或者多環(huán)管片滲水量的裝置，所以亟待研制一種試驗裝置定量測量一環(huán)及多環(huán)管片的滲水量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是提供一種模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗裝置，通過該試驗裝置能測量盾構(gòu)隧道在模擬水、土荷載作用下管環(huán)的滲水量和管片張開量，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中試驗裝置模擬試驗不符合實際的問題。本實用新型的目的可以通過以下的試驗方案來實現(xiàn)：

一種模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗裝置，用于由相鄰管片1密封連接構(gòu)成的管環(huán)的抗?jié)B性能試驗，包括水壓加載系統(tǒng)和多個液壓千斤頂4，其特征在于，在管環(huán)的外部固定有水囊2，所述的水壓加載系統(tǒng)與水囊2相連，用于對水囊2充水，水囊的內(nèi)層開設有多排孔11，每排孔11的位置正對管環(huán)的一條相鄰管片接縫，在水囊2的外層布置有多塊土壓承壓板17和多塊水壓承壓板3；土壓承壓板17與管片1之間的水囊2的內(nèi)層與外層緊貼，液壓千斤頂4的壓力通過土壓承壓板17作用在管片1上；水壓承壓板3與管片1之間的水囊2的內(nèi)層與外層之間存在水，液壓千斤頂4的壓力通過水壓承壓板3作用在水囊2上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下特點：本實用新型用上、下、左、右四個千斤頂模擬盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)受到上、下、左、右四個方向的土荷載，用其余的千斤頂模擬盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)所受的徑向的水荷載。水、土荷載加載量可以獨立調(diào)節(jié)，從而可以測試任意的水、土荷載組合對盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的影響。本試驗系統(tǒng)能夠測量模擬盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)在實際受力情況下的管片的張開量，配合水壓加載系統(tǒng)能夠測量盾構(gòu)隧道管環(huán)在不同工況下的滲水量，得到滲水量和管片張開量、水壓與管片張開量的關系，從而為隧道工程抗?jié)B設計提供定量參考依據(jù)。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是水囊(充滿水)的俯視圖；

圖3是圖2的1-1剖視圖；

圖4是圖3中A處的局部放大圖；

圖5是管片縱縫連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-鋼筋混凝土管片、2-水囊、3-水壓承壓板、4-液壓千斤頂、5-千斤頂固定梁、6-水箱、7-加壓泵、8-壓力水罐、9-閥門、10-水管、11-方孔、12-彈性密封墊、13-直螺栓、14-螺栓密封墊、15-手孔、16-注水通道、17-土壓承壓板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本實用新型進行說明。

如圖1所示，模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗裝置測試一環(huán)管片，每環(huán)管片有6塊管片組成。鋼筋混凝土管片1的接縫處有相對應的框形溝槽,該框形溝槽呈封閉形狀,且內(nèi)部填充有彈性密封墊12。鋼筋混凝土管片1設有手孔15，手孔15中填有封堵材料。鋼筋混凝土管片1還設有螺栓孔，通過連接螺栓固定連接，連接螺栓為直螺栓13，直螺栓13底部設有螺栓密封墊14。在實驗時把水囊2套在鋼筋混凝土管片1上，在水囊2與鋼筋混凝土管片1接縫處設有一串具有一定間隔的方孔11，并在水囊2和鋼筋混凝土管片1接觸邊緣涂上防水膠。水囊注水通道16與水壓加載系統(tǒng)相連。水壓加載系統(tǒng)由水箱6、加壓泵7、壓力水罐8以及閥門9組成。壓力水罐8通過水管10與水囊2連接，每一個與水囊2連接的水管10都設有一個閥門9。在水囊2外圈有8片水壓承壓板3和4片土壓承壓板17，承壓板與水囊2接觸面設有橡膠板。在每塊承壓板外圈都設有一個液壓千斤頂4，本實例共采用12個液壓千斤頂4，承壓板和液壓千斤頂4固定連接。液壓千斤頂4固定在千斤頂固定梁5上，采用厚鋼板的基座為正方形，千斤頂固定梁5固定在基座上。

本實施例的模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗裝置在使用過程中需要與激光位移傳感、液壓千斤頂控制系統(tǒng)等設備配合使用。

下面對本實例所涉及的試驗流程進行說明：

1、首先將千斤頂固定梁5固定到基座的預定位置，接下來把與承壓板固定好的液壓千斤頂4固定到千斤頂固定梁5上。

2、將預先裝配好的一環(huán)鋼筋混凝土管片1吊裝到基座的預定位置。

3、將水囊套裝到管環(huán)預定位置，此時水囊內(nèi)部方孔中央正對準鋼筋混凝土管片1接縫。通過水壓加載系統(tǒng)向水囊注水，通過控制與注水通道16相連水管10上的閥門9依次向水囊2的四個部分注水，注水完成后打開所有與注水通道16相連水管10上的閥門9，當帶刻度尺的壓力水罐充滿水時，記錄此時的刻度值，作為初始讀數(shù)，關閉與加壓泵7相連水管10上的閥門9。

4、使用控制系統(tǒng)控制液壓千斤頂4對水囊加壓以模擬實際盾構(gòu)隧道所受到的水、土荷載，當發(fā)現(xiàn)漏水時維持荷載一段時間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值，即可得知滲水量；利用激光位移傳感器可以測量鋼筋混凝土管片1接縫的張開量。通過對管環(huán)施加不同水、土荷載組合可以測得對應的滲水量和接縫張開量，從而得到滲水量和鋼筋混凝土管片1張開量、水壓與鋼筋混凝土管片1張開量的關系。