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原文传递一种模拟非对称小净距隧道开挖过程的大型模型试验装置

专利名称：	一种模拟非对称小净距隧道开挖过程的大型模型试验装置
摘要：	本发明公开了一种模拟非对称小净距隧道分部开挖过程的大型模型试验装置，包括模型箱，加载及控制系统，开挖模拟系统和数据监测系统。所述模型箱体外壁由钢结构加载板拼装而成，各加载板之间通过高强度螺栓连接成整体并在外部设置支撑。箱体可实现上部和侧边三个方向加载，通过液压油源系统及加载作动器提供压力。箱体上部设置了加载顶梁，两侧边设置反力墙，通过多个加载作动器和连接杆实现加载过程。所述模型箱内填筑砂土作为地层条件，内置两条气囊‑支护结构模拟非对称小净距隧道。本发明通过控制加载力大小来模拟小净距隧道在不同埋深及不同侧压力情况下的开挖工况，为非对称小净距隧道开挖过程中围岩压力变化及地层变形机理提供更全面认识。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京工业大学
发明人：	李鹏飞;郑贺斌;马国伟
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810423416.2
公开号：	CN108872530A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司 11203
代理人：	沈波
分类号：	G01N33/24(2006.01)I;E21B49/00(2006.01)I;G;E;G01;E21;G01N;E21B;G01N33;E21B49;G01N33/24;E21B49/00
申请人地址：	100124 北京市朝阳区平乐园100号
主权项：	1.一种模拟非对称小净距隧道开挖过程的大型模型试验装置，其特征在于；包括模型箱与地层系统，加载及控制系统，非对称小净距隧道结构模拟系统，隧道开挖模拟系统，地层位移监测系统，土压力监测系统；模型箱与地层系统，包括钢结构的加载板，侧向的支撑钢管，拉梁，砂土；加载板之间通过螺栓进行连接；加载及控制系统，包括36只400吨行程为170毫米作动器，连接杆，液压协调加载控制系统；隧道开挖模拟系统，包括两条不同直径的橡胶气囊，导气管，空气压缩机，气压表，金属法兰，钢管，阀门；地层位移监测系统，也即接触式位移测量分析系统，包括阵列式位移计，导线，转换器和控制计算机；阵列式位移计按试验设计位置分别监测两条隧道拱顶上部横向土层位移；土压力监测系统，包括微型土压力计，导线，静态数据采集仪；微型土压力计按试验设计位置分别监测隧道衬砌拱顶、拱腰与仰拱位置的土压力；加载板与加载板之间，加载板与支撑钢管之间，加载板与拉梁之间均通过螺栓进行连接，拼装成长4米，宽3米，高4米，体积为48立方米的模型箱；在模型箱非加载端的侧壁上分别连接九根侧向支撑钢管，支撑钢管一端通过M70300型T型槽螺栓与T型槽相连，另一端通过M3080螺栓与非加载端侧壁相连；在非加载端外壁上开3个直径4厘米的孔洞，该孔洞用作出线孔；非对称小净距隧道结构系统采用两条直径不同的PVC材质的圆形管道模拟，在满足应力相似条件下，通过薄壳理论得到管道设计为厚度10mm；加载系统中，采用400吨行程为170毫米作动器进行加载，侧向作动器通过连接杆安装在反力墙上，顶部作动器同样通过连接杆安装在模型顶部反力梁上，作动器加载端与模型箱加载板上传力垫块相连；控制系统是72通道液压协调加载控制系统，单通道信号输出分辨率优于0.01Hz，共通过两个测试服务机柜进行控制；隧道开挖模拟系统中，通过气囊放气来模拟隧道开挖过程；两条气囊采用橡胶材料制成，直径大小分别与圆形管道的大小相同，不加约束时承载力能达到0.2MPa以上，其强度和耐久性均满足试验要求。
所属类别：	发明专利