[发明专利]盾构隧道同步注浆试验用模拟系统及其试验方法

权利要求书

1.一种盾构隧道同步注浆试验用模拟系统，其特征在于：包括模型土、模型浆液和同步注浆模拟试验平台；模型浆液通过同步注浆模拟试验平台被注入模型土中；

所述的同步注浆模拟试验平台包括土箱、数据采集系统、加载系统、盾构推进控制系统、模拟盾构机、压力传感器和注浆系统；模拟盾构机、模型土设置于土箱中，盾构推进控制系统推动模拟盾构机向前掘进过程中，通过加载系统对模型土施加荷载，同时注浆系统将模型浆液注入模型土，通过压力传感器测得模型土的压力变化。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道同步注浆试验用模拟系统，其特征在于：所述的模拟盾构机包括模拟管片、模拟盾壳、推进液压缸、注浆管路、盾尾密封圈、盾尾空隙、右端盖上连接杆、右端盖下连接杆、左端盖、右端盖、导向桶、拉杆、左限位钢管、右限位钢管；

所述导向桶通过两根固定连接在土箱两侧的左限位钢管、右限位钢管固定在土箱中，其左侧开口端用螺栓与左端盖连接，右侧开口端紧密套在左端开口、右端封闭的模拟盾壳外侧；模拟盾壳右端与焊接在土箱上的右端盖上连接杆、右端盖下连接杆搭接；模拟盾壳与推进液压缸的拉杆采用螺栓连接，模拟盾壳紧密地套在左端封闭右端开口的模拟管片外侧，通过推进液压缸的拉杆实现沿导向桶内壁和模拟管片外壁进行轴向滑移；模拟管片右端与右端盖用螺栓固定；推进液压缸的缸体与左端盖采用螺栓固定，右端固定在模拟盾壳左封闭端上；利用注浆管路将模型浆液注入盾尾空隙，盾尾密封圈设于模拟盾壳的右端，并沿整个环向布置，用以隔绝盾尾空隙内浆液沿着模拟盾壳与模拟管片之间的间隙渗漏。

3.根据权利要求1所述的盾构隧道同步注浆试验用模拟系统，其特征在于：

所述的注浆系统包括注浆控制系统、上路注浆泵、下路注浆泵、上路浆液桶、下路浆液桶、第一注浆孔、第二注浆孔、第三注浆孔、第四注浆孔、第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀、左限位钢管、右限位钢管、第一注浆管、第二注浆管、第三注浆管、第四注浆管；

第一注浆孔、第二注浆孔、第三注浆孔、第四注浆孔、沿模拟盾壳右端面均匀布置，第一注浆孔与第一球阀通过第一注浆管路相连，第二注浆孔与第二球阀通过第二注浆管路相连，第一注浆管路和第一注浆管路由上部注浆泵控制，第三注浆孔与第三球阀通过第三注浆管路相连，第四注浆孔与第四球阀通过第四注浆管路相连，第三注浆管路和第四注浆管路由下部注浆泵控制。

4.根据权利要求3所述的盾构隧道同步注浆试验用模拟系统，其特征在于：

所述注浆泵为能够调节浆液的流量的螺杆计量泵；或/和，

所述注浆孔的数量为所述注浆泵数量的两倍，每一条所述注浆管路中都设置一个所述球阀。

5.根据权利要求1所述的盾构隧道同步注浆试验用模拟系统，其特征在于：

所述的压力传感器包括水土压力传感器和衬砌压力传感器；衬砌压力传感器设置于模拟管片的外筒壁内，沿模拟管片环向均匀设置有多个衬砌压力传感器，用以量测盾尾空隙内的浆液压力；沿隧道周围模型土中设置有多个水土压力传感器，用以量测模拟盾壳掘进过程中地层水土压力的变化情况。

6.运用权利要求1所述盾构隧道同步注浆试验用模拟系统的试验方法，其特征在于：包括：

1）、配制模型土；

2）、配制模型浆液；

3）、构建盾构—土体—浆液的相似系统，进行不同注浆位置、不同注浆孔以及不同注浆量分配比例的同步注浆试验。

7.根据权利要求6所述的试验方法，其特征在于：步骤1）中所述模型土的配置，按照等土体重度、粘聚力、压缩模量、摩擦角与含水量主要参数对应的相似比进行换算，利用室内压缩试验、直接剪切试验配置符合相似比要求的模型土；或/和，

模型土的主要原料为粉质粘土、重晶石粉、双飞粉与膨润土，试验时，首先对室内一定上覆荷载作用下特定含水量的土体进行密度测试，得到在多大的上覆荷载下固结多长时间才能得到所要的土体密度，再对该密度的土样试验，直至它的粘聚力、摩擦角与压缩模量达到相似比要求。