[发明专利]适用于模拟实验的隧道围岩分层沉降测试的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道技术领域，尤其涉及一种适用于模拟实验的隧道围岩分层沉降测试的装置和方法。

背景技术

我国是隧道大国，正向隧道强国迈进，国家每年投入大量的人财物资源支持交通事业的发展，其中隧道建设是重要环节，许多问题需要进行有效的科学研究，作为一种非常有效的研究手段，室内模型试验因其能够很好的对实际工程进行模拟、易于控制、可重复性强等优点，目前国内外应用越来越被广泛。

隧道围岩是指在隧道开挖后，在隧道周边一定距离内，受影响和扰动范围内的岩体。隧道围岩分层沉降是指隧道开挖后，上覆地层会发生一定的沉陷，不同深度的地层沉陷程度不一样，于是产生分层沉降的现象。

在隧道工程中，围岩的分层沉降一直都是研究的热点问题，但目前没有很好的设备对其进行测试。目前，现有技术中的一种围岩分层沉降测试仪器主要利用磁感应原理，将一根长管垂直插入地层中，长管内布设有磁环，然后用磁感传感器定位磁环位置，从而得到地层分层沉降。

上述现有技术中的围岩分层沉降测试仪器的缺点为：这种装置在模型试验中无法使用，主要原因包括：

1、磁环和磁感应传感器测试精度不够，因为磁感应测试的是一个范围，在尺寸较大的实际工程中误差相对较小，而室内模型试验往往尺寸缩小几十倍，这类磁感应测试手段无法保证测试精度。

2、磁铁之间因磁性存在会相应影响，在较小的模型试验中，不同位置的磁铁会比较接近，从而相互影响，导致无法获得正确数据。

3、现有测试手段无法做到实时全程监控，只能从按一定顺序对测点进行逐个测量，难以满足实验需求。且实验过程中加载设备的存在，导致模拟地表被加载设备覆盖，无法进行测量。

发明内容

本发明的实施例提供了一种适用于模拟实验的隧道围岩分层沉降测试的装置和方法，以实现基于模拟实验对隧道围岩分层沉降进行有效的测试。

一种适用于模拟实验的隧道围岩分层沉降测试的装置，包括：电阻线圈、设置在电阻线圈上的测点和电阻读数仪，从测点上引出的导线和从电阻线圈的顶端引出的导线分别连接到所述电阻读数仪上。

多个测点平行设置在所述电阻线圈上。

所述的电阻线圈从上到下垂直设置。

所述的电阻线圈为圆柱形。

所述的测点为塑胶圆盘。

所述的塑胶圆盘的四个方向固定有电刷，该电刷与所述电阻线圈保持接触。

所述的四个电刷用环形导体连接在一起，环形导体上设有接线柱，从所述接线柱引出一根导线，该导线连接到电阻读数仪。

一种适用于模拟实验的隧道围岩分层沉降测试的方法，包括：

选取线圈总电阻为R，有效线圈总长度为L，第i个测点初始时候距线圈顶端长度为L_i，在电阻读数仪上测量到第i个测点对应的电阻R_i，该电阻R_i表示从第i个测点到线圈顶端之间的部分线圈的电阻；

在所述电阻线圈在隧道围岩分层中沉降后，在电阻读数仪上测量到第i个测点对应的电阻为R_i′；

得到所述第i个测点的沉降量为：

对电子线圈上的每个测点分别进行沉降测量，测量出每个测点的沉降量。

在隧道围岩分层中横向布设多个所述隧道围岩分层沉降测试的装置，测量出每个装置上的每个测点的沉降量。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的装置能很好地满足隧道围岩分层沉降的室内模型试验的需求，通过对测点所处位置线圈电阻的测定，并据此计算测点所处线圈位置，根据电阻变化就能方便的得到测点位置变化量，进而得到测点沉降值。本发明测点之间是相互独立的，在较小的模型试验中，即使测点密布，测点之间也不会产生相互影响，合理避免了传统测试仪器中磁环之间在相距较近时的相互影响。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于模拟实验的隧道围岩分层沉降测试的装置的结构示意图，图中，圆柱形的电阻线圈1，测点2，电阻读数仪3，从各个测点分别引出的导线4，以及从电阻线圈1的顶点引出的导线5；