1.一种用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其包括如下步骤:S1、获取待用于试验的管片衬砌结构的几何参数和力学参数;
S2、拟定几何相似比CL,得到管片衬砌模型的几何参数;
S3、拟定弹性模量相似比CE,得到管片衬砌模型的力学参数;
S4、拟定水膏比,根据拟定的管片衬砌模型几何参数和力学参数制作管片环试件;
S5、测量管片环试件的力学参数,判断管片环试件对应力学参数是否等于设定值;
S6、若管片环试件的力学参数不等于设定值,调整水膏比,重复步骤S4、S5,直到试件的力学参数与设定值之差小于5%,将多次测得的水膏比与力学参数的关系拟合成曲线,以确定当管片环试件的力学参数等于设定值时对应的水膏比值;
S7、根据水膏比值制作材料,根据计算得到的几何参数浇筑出单个盾构隧道管片衬砌环;
S8、在管片衬砌环上开设割槽;
S9、根据几何相似比CL和弹性模量相似比CE,计算制作纵向接头片的材料的刚度k,并根据刚度k选择纵向接头片的材料,制作纵向接头片;
S10、将管片衬砌环沿纵向拼接,并通过纵向接头片粘接,得到管片衬砌结构模型。
2.根据权利要求1所述的用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其特征在于,所述管片衬砌结构和管片衬砌模型的几何参数分别为其对应的管片拼接方式、内径、外径、厚度及幅宽,环向接头割槽深度以及连接管片环所需纵向接头片厚度、宽度;力学参数分别为其对应的弹性模量E和单轴抗压强度标准值fcu。
3.根据权利要求2所述的用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其特征在于,所述待测量的试件力学参数为单轴抗压强度fcu,t,所述设定值为单轴抗压强度标准值fcu。
4.根据权利要求1所述的用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其特征在于,所述管片衬砌环上开设割槽的位置,为管片衬砌环与原管片衬砌结构的环向拼接处对应的位置处,割槽均设置于衬砌环的内壁和外壁上。
5.根据权利要求1所述的用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其特征在于,所述纵向接头片设置的位置,为管片衬砌环与原管片衬砌结构的纵向接头对应的位置处,纵向接头片均设置于衬砌环的外壁上。
6.根据权利要求1所述的用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其特征在于,所述拟定弹性模量相似比CE,得到管片衬砌模型的力学参数的具体步骤包括:S1、根据体积力相似比CX、几何相似比CL与弹性模量相似比CE的关系:CXCL=CE,强度相似比CR与弹性模量相似比CE的关系:CR=CE,取P为试件破坏时的荷载、A为试件截面积,可得到单轴抗压强度标准值S2、根据接头横截面积A、接头长度l与材料刚度k的关系: 得到材料的刚度。
7.根据权利要求2所述的用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其特征在于,所述拟定水膏比,根据拟定的管片衬砌模型几何参数和力学参数试制试件,并测量试件的力学参数,以确定试件材料水膏比的步骤包括:S1、固定硅藻土的添加量为1%,取模型石膏与水的比例为1:1;
S2、以环为单位整体浇筑出盾构隧道管片环试件;
S3、测试并记录管片环试件的单轴抗压强度,判断管片环试件的单轴抗压强度是否大于设定值;
S4、当管片环试件的力学参数小于设定值时,将模型石膏的比例增加2%至10%,;当试件的力学参数大于设定值时,将模型石膏的比例减少2%至10%,直到管片环试件的单轴抗压强度与设定值之差小于5%;
S5、将得到的不同水膏比的管片环试件的单轴抗压强度通过线性回归,拟合成曲线,并找到水膏比的目标配合比。
8.根据权利要求1所述的用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型的制作方法,其特征在于,所述将管片衬砌环沿纵向拼接构成管片衬砌模型的方式包括通缝拼装和错缝拼装。
9.一种用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型,其特征在于,包括若干相互拼接的管片环,所述管片环的侧边上开设有割槽,邻接的管片环外侧壁上均匀粘设有纵向接头片,所述纵向接头片呈工字型,纵向接头片的两端翼板分别铺设于邻接两个管片环上。
10.根据权利要求9所述的一种用于盾构隧道纵向模型试验的管片衬砌模型,其特征在于,所述纵向接头片的材质为PE材料。