專利名稱：土壓、水壓獨(dú)立加載的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種土壓、水 壓獨(dú)立加載的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)備。
技術(shù)背景對原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究，是保證隧道建設(shè)安全、順利進(jìn)行的 一項(xiàng)重要工作，通常通過模擬試驗(yàn)來進(jìn)行。位于地下的隧道結(jié)構(gòu)通常受到土壓 和水壓兩種力的作用，并且這兩種力之間關(guān)聯(lián)性差。因此要較真實(shí)地模擬測試 出擬建隧道結(jié)構(gòu)的各種力學(xué)特征，必須向隧道結(jié)構(gòu)獨(dú)立地加載水壓、土壓?，F(xiàn) 有的原型隧道結(jié)構(gòu)的模擬試驗(yàn)裝置，如日本土木研究所進(jìn)行的地鐵單線區(qū)間 盾構(gòu)隧道-土層復(fù)合體的模擬裝置，采用3個(gè)環(huán)進(jìn)行錯(cuò)縫拼裝成隧道結(jié)構(gòu)試 件，將試件放置在地面，用6點(diǎn)集中加載方法在隧道結(jié)構(gòu)上加栽土壓，但沒有模 擬出水壓對于隧道結(jié)構(gòu)的影響?？傊?，現(xiàn)有試驗(yàn)裝置均不能實(shí)現(xiàn)隧道土壓與水 壓的獨(dú)立加載；也無法單獨(dú)模擬水壓對隧道結(jié)構(gòu)的影響，從而無法方便有效地 進(jìn)行隧道盾構(gòu)結(jié)構(gòu)原型的試驗(yàn)，影響了盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能的測試與分析， 這是當(dāng)前隧道設(shè)計(jì)與建設(shè)中亟待解決的問題。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種土壓、水壓獨(dú)立加載的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu) 試驗(yàn)設(shè)備，該裝置既可以對隧道結(jié)構(gòu)原型的水壓、土壓進(jìn)行分離加載又可以同 時(shí)加載，水壓、土壓加載量可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，從而可分析測試任意的水壓、土壓 荷載組合對盾構(gòu)隧道原型的影響，并且方便進(jìn)行不同斷面結(jié)構(gòu)形式盾構(gòu)隧道的 模擬試驗(yàn)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種土壓、水壓獨(dú)立加 載的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)試豸^i殳備，其組成是a、 土壓加載裝置在水平放置的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型外表面均勻地布置四條 對拉梁;相對的兩對拉梁通過對拉錨索連接，其連接的具體方式為對拉錨索的 一端與對拉梁連接，另一端穿過相對的對拉梁后與固定于該對拉梁外側(cè)的對拉 千斤頂相連。b、水壓加載裝置在水平放置的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型外表面布置環(huán)箍梁，二 條或二條以上的環(huán)箍錨索一端固定在環(huán)箍梁的一側(cè)，另一端繞隧道表面一周后， 與固定在環(huán)箍梁另一側(cè)的千斤頂相連。c、測試裝置盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型的表面上貼有應(yīng)變片、測縫計(jì)及位移計(jì)； 應(yīng)變片、測縫計(jì)、位移計(jì)均與數(shù)據(jù)處理及控制器電連接。 本實(shí)用新型的工作原理是土壓加載將真實(shí)盾構(gòu)隧道管片構(gòu)成的短圓筒狀原型隧道結(jié)構(gòu)水平地放置于 地面，由于管片混凝土的泊松比很小，所以可以保持隧道結(jié)構(gòu)體與真實(shí)的長筒 狀隧道結(jié)構(gòu)的處于相同的平面應(yīng)變狀態(tài)。對拉千斤頂頂出時(shí)，向?qū)^索施加 張拉力，使相對的對拉梁向內(nèi)收緊，對隧道結(jié)構(gòu)施加徑向壓力，從而通過一對 對拉梁模擬上、下部土壓對隧道結(jié)構(gòu)的土壓作用；而另一對對拉梁則模擬兩側(cè) 土壓對隧道結(jié)構(gòu)的土壓作用。這樣，隧道結(jié)構(gòu)與對拉梁之間形成自平衡力系， 通過利用對拉梁的相對的張拉力(反力)對盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)施加徑向壓力，從而 產(chǎn)生彎矩，來模擬土壓對隧道結(jié)構(gòu)的作用；從而無需另設(shè)單獨(dú)的外部反力裝置 即可對隧道結(jié)構(gòu)原型進(jìn)行土壓的加載，模擬試驗(yàn)出土壓對隧道結(jié)構(gòu)的影響。水壓加載環(huán)箍錨索一端固定在環(huán)箍梁的一側(cè)，另一端繞隧道表面一周后， 與固定在環(huán)箍梁另一側(cè)的千斤頂相連。這樣千斤頂收縮時(shí)，環(huán)箍錨索緊縮、箍 壓隧道結(jié)構(gòu)，在其外表面產(chǎn)生徑向接觸壓力，從而對盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型導(dǎo)入沿 周面的徑向壓力，模擬出水壓對隧道結(jié)構(gòu)原型的影響。通過布設(shè)的應(yīng)變片、位移計(jì)、測縫計(jì)對隧道結(jié)構(gòu)在土壓、水壓作用下的力學(xué) 參數(shù)進(jìn)行測試，并將結(jié)果送計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，從而獲得隧道結(jié)構(gòu)原型在土壓、 水壓作用下的力學(xué)性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是通過由對拉千斤頂、對拉梁及對拉錨索組成的土壓加載裝置對隧道結(jié)構(gòu)原型 導(dǎo)入上下和兩側(cè)的徑向壓力，模擬隧道結(jié)構(gòu)在土體中所受的上下、左右的土壓； 通過水壓環(huán)箍錨索、環(huán)箍梁、千斤頂組成的水壓加載裝置，對隧道結(jié)構(gòu)施加沿 周面的徑向壓力，以模擬出隧道結(jié)構(gòu)在地下所受的均勻徑向的水壓力。由于土 壓加載裝置和水壓加載裝置是相互獨(dú)立的，從而能夠自由、靈活地分別或同時(shí) 導(dǎo)入土壓和水壓，從而可模擬出各種水壓、土壓環(huán)境，方便實(shí)現(xiàn)在無水、有水 等不同工況下對盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型進(jìn)行力學(xué)特性的試驗(yàn)，更真實(shí)地模擬測試出隧道結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境下的力學(xué)性能，為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工提供科學(xué)可 靠的試驗(yàn)依據(jù)，保證隧道的建設(shè)和營運(yùn)安全。并且本實(shí)用新型的土壓、水壓加 載裝置可方便地安裝在任意形狀斷面結(jié)構(gòu)的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)上，安裝使用方便。上述的環(huán)箍梁為兩個(gè)，兩條或兩條以上的環(huán)箍錨索交替地固定在兩個(gè)環(huán)箍 梁。這樣，在進(jìn)行水壓加載時(shí)，對隧道結(jié)構(gòu)施加的徑向壓力更加均勻，對水壓 的模擬更真實(shí)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖l是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖1示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
為一種土壓、水壓獨(dú)立加載 的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)試-瞼設(shè)備，其組成是a、 土壓加載裝置在水平放置的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型1外表面均勻地布置四 條對拉梁2;相對的兩對拉梁2通過對拉錨索21連接，其連接的具體方式為對 拉錨索21的一端與對拉梁2連接，另一端穿過相對的對拉梁2后與固定于該對 拉梁2外側(cè)的對拉千斤頂22相連。b、 水壓加載裝置在水平放置的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型1外表面布置環(huán)箍梁3， 二條或二條以上的環(huán)箍錨索31 —端固定在環(huán)箍梁3的一側(cè)，另一端繞隧道表面 一周后，與固定在環(huán)箍梁3另一側(cè)的環(huán)箍千斤頂32相連。c、 測試裝置盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型1的表面上貼有應(yīng)變片41、測縫計(jì)42及 位移計(jì)43;應(yīng)變片41、測縫計(jì)42、位移計(jì)43均與數(shù)據(jù)處理及控制器電連接。本例的環(huán)箍梁3為兩個(gè)，兩條或兩條以上的環(huán)箍錨索31交替地固定在兩個(gè) 環(huán)箍梁3。
權(quán)利要求1、一種土壓、水壓獨(dú)立加載的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)備，其組成是a、土壓加載裝置在水平放置的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型(1)外表面均勻地布置四條對拉梁(2)；相對的兩對拉梁(2)通過對拉錨索(21)連接，其連接的具體方式為對拉錨索(21)的一端與對拉梁(2)連接，另一端穿過相對的對拉梁(2)后與固定于該對拉梁(2)外側(cè)的對拉千斤頂(22)相連；b、水壓加載裝置在水平放置的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型(1)外表面布置環(huán)箍梁(3)，二條或二條以上的環(huán)箍錨索(31)一端固定在環(huán)箍梁(3)的一側(cè)，另一端繞隧道表面一周后，與固定在環(huán)箍梁(3)另一側(cè)的環(huán)箍千斤頂(32)相連；c、測試裝置盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型(1)的表面上貼有應(yīng)變片(41)、測縫計(jì)(42)及位移計(jì)(43)；應(yīng)變片(41)、測縫計(jì)(42)、位移計(jì)(43)均與數(shù)據(jù)處理及控制器電連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種土壓、水壓獨(dú)立加載的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)試驗(yàn) 設(shè)備，其特征在于所述的環(huán)箍梁(3)為兩個(gè)，兩條或兩條以上的環(huán)箍錨索(31) 交替地固定在兩個(gè)環(huán)箍梁(3)。
專利摘要一種土壓、水壓獨(dú)立加載的原型盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)備，其組成是a.土壓加載裝置在水平的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型外表面均勻地布置四條對拉梁；相對的兩對拉梁通過對拉錨索及串接的千斤頂連接；b.水壓加載裝置在水平放置的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)原型外表面布置環(huán)箍梁，二條或二條以上的環(huán)箍錨索一端固定在環(huán)箍梁的一側(cè)，另一端繞隧道表面一周后通過千斤頂固定在環(huán)箍梁另一側(cè)；c.測試裝置隧道結(jié)構(gòu)原型的內(nèi)、外表面貼有應(yīng)變片，內(nèi)表面有位移計(jì)，外部還設(shè)有應(yīng)變片、位移計(jì)均與數(shù)據(jù)處理及控制器電連接。該裝置既可以對隧道結(jié)構(gòu)原型的水壓、土壓進(jìn)行分離或同時(shí)加載，加載量可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，從而分析測試任意的水壓、土壓組合對盾構(gòu)隧道原型的影響。
文檔編號G01L1/00GK201289410SQ20082014136
公開日2009年8月12日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者川 何, 孫繼東, 彭志忠, 晏啟祥, 蘇宗賢, 閆朝濤 申請人:西南交通大學(xué)