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原文传递一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置及试验方法

专利名称：	一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置及试验方法
摘要：	本发明公开了一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置及试验方法，包括模型箱，模型箱内填有土体，土体内有隧道孔洞，隧道孔洞内有隧道模型和变形控制装置，变形控制装置介于隧道模型和土体之间，与土体直接接触，变形控制装置在隧道模型外面包裹着隧道模型；该试验装置能够弥补传统模型试验中对隧道或围岩受力特性单独模拟方法的不足，可以动态模拟隧道开挖时隧道模型与围岩的相互作用及力学特性，对复杂地质条件及新型隧道结构的应用研究提供更加丰富的测试数据，使的在模拟隧道开挖时，对围岩及隧道的力学特性评价更加可靠。
专利类型：	发明专利
申请人：	长安大学
发明人：	王玉文;刘欢;牛远清;王志超;薛勋强;余德强;华开成;谢永利;胡昭;王超;王亚琼;来弘鹏;岳夏冰;颜小虎
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T05:00:00+0805
申请号：	CN202010048357.2
公开号：	CN111103192A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	马贵香
分类号：	G01N3/06;G01N3/08;G01N33/24;G;G01;G01N;G01N3;G01N33;G01N3/06;G01N3/08;G01N33/24
申请人地址：	710064 陕西省西安市南二环中段33号
主权项：	1.一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置，其特征在于，包括模型箱(1)，隧道模型(3)和储液管(4)；所述模型箱(1)中填充有土体(2)，隧道模型(3)预埋在土体(2)中，储液管(4)呈层状缠绕在隧道模型(3)的外壁上，储液管(4)中灌注有液体，储液管(4)的出口设置有量液器(9)；所述土体(2)中还埋置有多个压力测量装置，压力测量装置位于隧道模型(3)的顶部。 2.根据权利要求1所述的一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置，其特征在于，所述储液管(4)的进液口上设置有注液开关(5)和注液接头(6)，注液接头(6)与液体源连接，其出液口依次设置排液开关(7)和排液接头(8)，排液接头(8)与量液器(4)连接。 3.根据权利要求1所述的一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置，其特征在于，所述储液管螺旋缠绕在隧道模型(4)的外壁上，储液管的直径小于或等于隧道模型(3)直径的五分之一。 4.根据权利要求1所述的一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置，其特征在于，所述多个压力测量装置自下而上间隔设置，相邻两个压力测量装置的间距为0.5倍的隧道模型的外直径，最下层的压力测量装置距离隧道模型顶部的距离为0.5倍的隧道模型的外直径。 5.根据权利要求4所述的一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置，其特征在于，所述压力测量装置为微型土压力盒(10)。 6.根据权利要求1所述的一种模拟隧道开挖变形控制的试验装置，其特征在于，所述隧道模型(3)的两端分别与模型箱(1)的两个侧壁接触。 7.一种根据权利要求1-6任一项所述的模拟隧道开挖变形控制的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在储液管(4)中注入液体；步骤2、将储液管(4)缠绕在隧道模型(3)的外壁上，并记录储液管缠绕在隧道模型的初始刻度L1与终止刻度L2；步骤3、确定隧道模型(3)底部距离模型箱底部的高度h；步骤4、在所述模型箱(1)中逐层填筑土体(2)并夯实，将缠绕储液管的隧道模型放置在模型箱中，并使隧道模型(3)底部与模型箱底部的高度为h；步骤5、继续在模型箱中填入土体(2)，并在土体中自下而上间隔埋入多个微型土压力盒(10)，直至土体填满模型箱(1)；步骤6、分多次排出储液管(4)中的液体，模拟隧道开挖引起围岩变形，获取每次排出液体的体积V，以及每次排出液体后，土体变形后处于稳定状态时，每个微型土压力盒(10)的压力参数；步骤7、根据隧道模型和储液管尺寸参数，将排出液体的体积转换为隧道变形量；步骤8、根据所有的隧道变形量s和对应的每个微型土压力盒(10)的压力参数，绘制隧道变形量s与土体的压力关系，得到围岩压力随围岩变形量的动态变化关系。 8.根据权利要求7所述的模拟隧道开挖变形控制的试验装置的试验方法，其特征在于，所述排出液体的体积转换为隧道变形量s的公式如下：其中，D为隧道模型的外径，d为储液管的直径，V液体的体积，L1与L2分别为缠绕在隧道模型上储液管刻度的初始值与终止值。
所属类别：	发明专利