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原文传递一种模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置及方法

专利名称：	一种模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置及方法，该装置包括模型箱、始发井模型、盾构机模型、位移测量部件、水平顶进设备、密封圈、土压力计和加固土体；土压力计布置在加固土体和饱和土体的接触面；位移测量部件布置在饱和土体中；盾构机模型穿过始发井模型和加固土体；水平顶进设备抵住盾构机模型外端。本发明可以模拟不同水位条件下，盾构机外壳与土体间隙渗流对地层沉降影响机理；本发明的模拟结果可对渗流失稳模式提供有效参考和改进，试验结果直观；同时可研究不同加固范围对始发井保护作用的大小；本发明操作简单便捷，机械化程度较高；并能够通过荧光剂示踪检测地下水渗流作用路径，方便研究相关机理。
专利类型：	发明专利
申请人：	浙江大学城市学院
发明人：	魏纲;何骏飞;齐永洁;张治国;赵毅;谢宇;叶馨
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010175725.X
公开号：	CN111189760A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	邱启旺
分类号：	G01N15/08;G;G01;G01N;G01N15;G01N15/08
申请人地址：	310015 浙江省杭州市拱墅区湖州街51号
主权项：	1.一种模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，包括模型箱、始发井模型、盾构机模型、位移测量部件、水平顶进设备、密封圈、土压力计和加固土体等。其中，模型箱内部依次设置始发井模型、加固土体和饱和土体；土压力计布置在加固土体和饱和土体的接触面，其受力膜面位于饱和土体中；位移测量部件布置在饱和土体中；饱和土体上表面低于加固土体，在饱和土体上方设置水层；盾构机模型为中空圆筒结构，其开挖面为带孔有机玻璃板；模型箱一侧开有圆孔，密封圈固定在圆孔内壁，盾构机模型通过该圆孔水平穿过始发井模型和加固土体，密封圈套在盾构机模型上；加固土体和饱和土体的接触面、盾构机模型和饱和土体接触面位于同一平面；水平顶进设备抵住盾构机模型外端。 2.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，所述模型箱为顶部开口的长方体容器。 3.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，所述始发井模型由混凝土模块组成。 4.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，所述加固土体为水泥土。 5.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，所述位移测量部件分布于饱和土体不同深度和水平位置。 6.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，还包括位移测量部件固定架，位移测量部件固定架固定在模型箱上方，位移测量部件的导线固定在位移测量部件架上。 7.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，所述水层是含有荧光剂的水层。 8.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，所述模型箱圆孔直径大于盾构机模型外径。 9.根据权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置，其特征在于，所述水平顶进设备为千斤顶。 10.一种基于权利要求1所述模拟盾构始发时渗流对前方地层影响的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)将始发井模型安装在模型箱一侧，紧靠内壁并固定。 (2)在模型箱内装入盾构机模型下方的加固土体，和始发井模型紧密结合保证无渗漏缝隙。 (3)盾构机模型从模型箱圆孔穿过始发井模型通孔并进入加固土体，盾构机模型深入到加固土体与饱和土体的接触面平面，固定在模型箱圆孔上的密封圈套在盾构机模型上。 (4)在模型箱内加入盾构机模型上方的加固土体，然后在加固土体前安置土压力计，使下方的加固土体、上方的加固土体、盾构机模型的同侧端面以及土压力计承压面均为同一平面。 (5)在加固土体前方填筑饱和土体，土压力计受力膜面与饱和土体接触。 (6)安装位移测量部件固定架，并将位移测量部件布置在饱和土体中。 (7)水平顶进设备通过模型箱圆孔抵住盾构机模型，且水平顶进设备和盾构机模型在同一轴线。 (8)在饱和土体上方加入含有荧光剂的水层。 (9)操作水平顶进设备将盾构机模型按照设定速度顶进饱和土体。 (10)在盾构机模型完全进入饱和土体时，水平顶进设备停止顶进。 (11)读取位移测量部件获得饱和土体沉降情况；读取土压力计的示值获得渗流引起的饱和土体对加固土体的土压力变化；用紫外线设备检测荧光剂在饱和土体不同位置的含量判断渗流方向及流量。
所属类别：	发明专利