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原文传递隧道挖掘离心模型试验方法

专利名称：	隧道挖掘离心模型试验方法
摘要：	本发明公开隧道挖掘离心模型试验方法，其中使用了离心模型试验设备和土工离心机，该方法包括如下步骤：安装步骤，其中，将离心模型试验设备安装于土工离心机的回转部；回转转动步骤，其中，使土工离心机的回转部执行回转转动；数据采集步骤，其中，通过检测装置采集与隧道模拟筒周围的模拟土体环境的变形相对应的数据；以及数据处理步骤，其中，对在数据采集步骤中采集到的数据进行分析处理，以获得试验结果。本发明通过土工离心机使模型箱绕转轴回转，使得模型箱内的模拟土体环境中产生离心力，虽然，模型相对实际情况进行缩尺，但是离心力能够补偿土体自重应力的减小，从而使模型具有与实际工程相同的应力场环境，可以模拟与工程一致的变形。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国水利水电科学研究院
发明人：	梁建辉;胡晶;张紫涛;张雪东;魏迎奇;宋献慧;吴俊鸣
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910673057.0
公开号：	CN110320346A
代理机构：	深圳大域知识产权代理有限公司
代理人：	何园园
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100048 北京市海淀区车公庄西路20号
主权项：	1.一种隧道挖掘离心模型试验方法，其中使用了离心模型试验设备和土工离心机，其特征在于，所述离心模型试验设备包括模型箱，所述模型箱中设置有隧道模拟筒，所述隧道模拟筒设置有外筒和内筒，所述外筒能够相对于所述内筒执行推进移动，模拟隧道开挖施工过程，在所述外筒的推进方向前方设置有检测装置，用于检测所述隧道模拟筒周围的模拟土体环境在所述外筒执行推进移动时的变形，并且在进行试验时，所述检测装置的位置相对于所述模型箱固定；所述方法包括如下步骤：安装步骤，其中，将所述离心模型试验设备安装于所述土工离心机的回转部；回转转动步骤，其中，使所述土工离心机的所述回转部执行回转转动，使得所述离心模型试验设备中产生模拟重力；数据采集步骤，其中，通过所述检测装置，采集与所述隧道模拟筒周围的模拟土体环境在所述外筒执行推进移动时的变形相对应的数据；以及数据处理步骤，其中，对在所述数据采集步骤中采集到的所述数据进行分析处理，以获得试验结果。 2.根据权利要求1所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，所述外筒的前端部为封闭端，并且所述离心模型试验设备还包括千斤顶，所述千斤顶设置在所述封闭端的相反侧，在所述回转转动步骤中，所述千斤顶的顶杆从所述内筒的内部穿过并推动所述外筒的所述封闭端，从而通过所述千斤顶推动所述外筒进行移动，模拟土体开挖过程，其中，所述千斤顶的顶杆直接接触所述外筒的所述封闭端。 3.根据权利要求1或2所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，所述模型箱位于所述隧道模拟筒前方的壁中设置有透明窗，所述透明窗开设有与所述外筒对应的通孔，在所述回转转动步骤中，所述外筒在执行推进移动的过程中经由所述通孔伸出所述模型箱外。 4.根据权利要求3所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，在所述模型箱贴近所述透明窗的模拟土体环境中，设置有用于指示位移的标识物，在所述数据采集步骤中，所述检测装置检测所述标识物的位置变化情况，并且在所述数据处理步骤中，结合粒子图像测速法对所述标识物的位置变化情况进行处理。 5.根据权利要求1所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，在所述内筒的筒壁内侧和/或在所述模拟土体环境中设置有用于检测应变的器件，在所述数据采集步骤中，通过所述器件采集与所述内筒的筒壁应力变化和/或与所述模拟土体环境中的应力变化相关的数据。 6.根据权利要求1所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，所述检测装置为摄像装置和/或激光位移传感器。 7.根据权利要求3所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，所述离心模型试验设备还包括支架，所述支架设置于所述模型箱的前侧，在所述回转转动步骤中，所述外筒的伸出所述模型箱外的部分被所述支架支撑。 8.根据权利要求1所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，在所述数据采集步骤中，当采集到符合预定条件的数据后，停止所述土工离心机的转动。 9.根据权利要求1所述的隧道挖掘离心模型试验方法，其特征在于，通过所述土工离心机进行所述数据采集步骤，并且通过与所述土工离心机信号连接的外部设备进行所述数据处理步骤。
所属类别：	发明专利