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专利号: 202110965403X
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:包括模拟盾构抽取装置(4)、模拟盾体(5)、模拟管片(8)、模拟管片定位装置(7)和可拆卸的箱体,所述模拟盾构抽取装置(4)可拆卸设置在所述箱体的前侧,所述模拟管片定位装置(7)对应设置在所述箱体的后侧,所述箱体的前侧和后侧对应设置有通孔,所述模拟管片(8)设置在箱体内且一端穿设出箱体后侧通孔后通过模拟管片定位装置(7)固定,所述模拟盾体(5)套设在所述模拟管片(8)外且一端穿设出箱体前侧通孔后通过模拟盾构抽取装置(4)驱动连接。

2.根据权利要求1所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:所述箱体包括底板(6)、前板(1)、侧板(2)和后板(3),所述前板(1)底部固设在所述底板(6)上,所述后板(3)与底板(6)通过螺栓可拆卸连接,箱体左侧和右侧分别至少有两块侧板(2),侧板(2)与底板(6)之间、侧板(2)与侧板(2)之间以及侧板(2)与前板(1)或后板(3)之间分别通过螺栓可拆卸连接;所述前板(1)上设置有前板实验替换板(1‑5),箱体前侧通孔设置在前板实验替换板(1‑5)上,所述后板(3)上对应设置有后板实验替换板(3‑3),箱体后侧通孔设置在后板实验替换板(3‑3)上。

3.根据权利要求2所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:所述前板(1)、所述后板(3)和所述侧板(2)分别包括框架和挡土板,所述挡土板设置在所述框架上;

所述挡土板和所述前板实验替换板(1‑5)、所述后板实验替换板(3‑3)分别为钢化玻璃。

4.根据权利要求2所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:相邻两个侧板(2)的顶部还通过一字型连接件(9)进行螺栓连接,侧板(2)与前板(1)顶部或侧边与后板(3)顶部还通过L型连接件(10)进行螺栓连接。

5.根据权利要求2所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:所述底板(6)上对应所述后板(3)设置有多排固定孔(6‑1)。

6.根据权利要求1所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:所述模拟盾构抽取装置(4)包括第一固定梁(4‑1)、电动推杆(4‑3)、第一限位杆(4‑5)和第一限位螺栓(4‑6),所述第一固定梁(4‑1)通过螺栓可拆卸设置在前板(1)上,多个电动推杆(4‑3)对应前侧通孔通过固定垫板(4‑4)设置在第一固定梁(4‑1)上,电动推杆(4‑3)的自由伸缩端开设有销孔,第一限位杆(4‑5)一端设置有弯头,第一限位杆(4‑5)另一端销插在销孔内,第一限位杆(4‑5)上设置有螺纹孔,第一限位螺栓(4‑6)设置在螺纹孔内。

7.根据权利要求1所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:所述模拟盾体(5)包括模拟盾壳(5‑1)、注浆管(5‑2)、第一限位孔(5‑3)和海绵(5‑4),多个所述注浆管(5‑2)沿轴向均设在模拟盾壳(5‑1)内壁上,模拟盾壳(5‑1)上每间隔一定间距设置一组所述第一限位孔(5‑3),所述模拟盾壳(5‑1)的内壁上还环设有多圈所述海绵(5‑4)。

8.根据权利要求1所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:所述模拟管片(8)包括透明管体(8‑1),所述透明管体(8‑1)内壁上与管体(8‑1)同轴心环设有多个凹槽(8‑3),透明管体(8‑1)的一端还设置有第二限位孔(8‑2)。

9.根据权利要求1所述的组合式盾构隧道壁后注浆模拟装置,其特征在于:所述模拟管片定位装置(7)包括第二固定梁(7‑2)和第二限位杆(7‑1),所述第二固定梁(7‑2)通过螺栓可拆卸设置在后板(3)上,所述第二限位杆(7‑1)为L型,多个第二限位杆(7‑1)对应后侧通孔通过固定垫板(4‑4)设置在第二固定梁(7‑2)上。

10.一种使组合式盾构隧道壁后注浆模拟试验方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、模型箱体组装;

S2、箱体内土体(11)分层夯实至模拟盾壳(5‑1)底部标高;

S3、模拟盾体(5)安装,海绵(5‑4)沿环向布置,第一环模拟盾尾刷,其余海绵(5‑4)则用于固定管片,注浆管(5‑2)为均匀焊接在盾壳内侧,模拟盾构机的四孔注浆,盾壳在前板(1)外侧与盾体抽取装置连接;

S4、模拟管片(8)应变片安装,安装环向、纵向应变片,用于分析模拟管片(8)的受力与变形;

S5、模拟管片(8)安装,管片内部开设凹槽(8‑3)模拟接缝对纵向刚度的削减作用;在安装完传感器后,模拟管片(8)通过模拟管片定位装置(7)与后板(3)连接,模拟管片(8)与后板(3)之间的缝隙用密封胶填充,防止注浆时浆液渗漏;

S6、土体(11)分层夯实至设计试验标高处,分层夯实过程中在管片纵向中间位置安装土压力盒、渗流计;

S7、壁后注浆,将注浆管(5‑2)与注浆设备连接,开启注浆设备,同时开启电动推杆(4‑

3),实时监测和记录应变片、土压力盒、渗流计数据;当电动推杆(4‑3)行程行进完时,暂停注浆,拆除限位杆,将电动推杆(4‑3)回退至初始位置,重新将限位杆插入到模拟盾体(5)的限位孔内,然后再次开启电动推杆(4‑3)和注浆设备;依此循环直至注浆结束;

S8、模拟盾体(5)拆除清洗,将模拟盾体(5)全部抽出,清理模拟盾体(5)上残留的浆液和土体(11);

S9、模拟管片(8)底部标高以上土体(11)移除,将土箱中的土体(11)移除,记录浆液在土体(11)中的填充、扩散情况,同时将埋设传感器收纳规整;

S10、模拟管片(8)拆除及清理,拆除模拟管片(8),同时清理模拟管片(8)外部残留浆液,保证模拟管片(8)的可重复利用;

S11、将模拟管片(8)底部标高以下土体(11)移除;

S12、模型箱拆卸、清理,试验结束。