详情

原文传递确定盾构隧道上浮力的试验装置及方法

专利名称：	确定盾构隧道上浮力的试验装置及方法
摘要：	本发明涉及一种确定盾构隧道上浮力的模型试验装置及方法，模型箱内填入不同覆重的湿陷性黄土模拟不同工况，模拟箱圆形玻璃孔口处水平搁置类矩形隧道管片衬砌模型，包含双PVC管，在双管环间填充新鲜浆液,类矩形隧道管片衬砌模型内设有类矩形隧道总重量控制装置，该控制装置包含PVC管、粘贴在管内侧的电阻丝，放置在管内部的5kg柱状干冰，排气软管、阀门、无水酒精箱等,模型箱后板上粘贴三个激光位移计，通过观测投射点位置是否发生变化，控制二氧化碳的排放量，及时寻找浆液在不同龄期下模型隧道上浮临界状态；变化模拟箱中湿陷性黄土表面通过位移计支架将七个位移计固定，记录七个位移计数值来模拟盾构隧道开挖过程中自由土体表面的变形情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海理工大学
发明人：	张治国;沈安鑫;程志翔;王志伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910645003.3
公开号：	CN110376354A
代理机构：	上海申汇专利代理有限公司
代理人：	王晶
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	200093 上海市杨浦区军工路516号
主权项：	1.一种确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，包含一个模型箱、一个类矩形隧道管片衬砌模型(7)、一套类矩形隧道总重量控制装置，特征在于：所述模型箱前面采用含圆形玻璃孔口(2)的钢化玻璃(3)，所述圆形玻璃孔口(2)用于搁置PVC管(27)；所述类矩形隧道管片衬砌模型(7)搁置在模型箱的圆形玻璃孔口(2)上，并沿模型箱宽度方向水平埋放在模型箱中的湿陷性黄土(8)内部，所述类矩形隧道管片衬砌模型(7)由PVC内、外管和新鲜浆液(28)构成，PVC内、外管的环间填充新鲜浆液(28)，其中，PVC内管中绕有相等长度的电阻丝，电阻丝通过导线连接控制器，PVC内管内放入5kg柱状干冰(29)，用木塞(31)堵住PVC内管的管口和PVC外管的暴露部分，将排气软管(32)左端插入木塞(31)的排气软管圆孔(30)内，右端插入含充足的无水酒精溶液(36)的无水酒精箱(34)中，无水酒精箱(34)中导入带刻度玻璃瓶(35)，排气软管(32)中间设有阀门(33)，形成一套类矩形隧道总重量控制装置；所述模型箱的后板上粘贴三个激光位移计，所述模拟箱中的湿陷性黄土表面连接由位移计支架固定的七个位移计。 2.根据权利要求1所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于：所述模型箱前面的钢化玻璃(3)设有半径为150mm圆形玻璃孔口(2)，作为止沉装置搁置PVC内管，防止装有5kg柱状干冰(29)下PVC内管的下沉。 3.根据权利要求1所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于：所述类矩形隧道总重量控制装置通过电阻丝加热控制柱状干冰挥发速率，通过排气软管(32)排出二氧化碳，控制类矩形隧道总重量。 4.根据权利要求1所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于：所述三个激光位移计中的第一个激光位移计粘贴于后板中心点下方50mm处的定位点，第二个激光位移计粘贴于第一个激光位移计的定位点左侧水平距离50mm的定位点,第三个激光位移计粘贴于第一个激光位移计的定位点右侧水平距离50mm的定位点。 5.根据权利要求4所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于：所述三个激光位移计与后板的夹角分别呈10°、20°、向斜上45°方投射，通过观测投射点位置是否发生变化，控制二氧化碳的排放量，及时寻找浆液在不同龄期下模型隧道上浮临界状态,并得到动态浮力。 6.根据权利要求1所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于：所述模型箱外形呈长方体，内部空间长×宽×高尺寸为2200mm×1500mm×1800mm。 7.根据权利要求1所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于：所述七个位移计用双面胶粘结在位移计支架上，且位移计位于位移计支架中部。 8.根据权利要求1所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于：所述PVC内、外管用AB胶水粘结在模型箱后板上。 9.一种确定盾构隧道上浮力的模型试验方法，采用权利要求1-8任一个所述的确定盾构隧道上浮力的模型试验装置，其特征在于，包括以下模拟方法：模拟一：首先，调节类矩形隧道总重量控制装置的阀门和十二个加热电阻丝，控制5kg柱状干冰的挥发速率；记录带刻度玻璃瓶中无水酒精溶液的上升刻度值，在三个激光位移计中的一个显示测量数值变化时，关闭阀门，通过计算求出PVC内管中的柱状干冰29的挥发量，从而得出类矩形隧道总重量，来寻找浆液在不同龄期下模型隧道上浮临界状态,并得到动态浮力；模拟二：在模型箱后板中央切割开一个小矩形木板，取出小矩形木板，匀速从模型箱湿陷性黄土中抽出PVC外管26，模拟隧道衬砌安装过程，通过记录位移计支架上七个位移计的的刻度值，从而得出隧道盾构开挖过程中周围自由土体的变形情况，通过个位移计位移值描绘出土体变形曲线。
所属类别：	发明专利