[发明专利]盾构施工同步注浆试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种盾构施工同步注浆试验装置及试验方法，其通过固设于模拟盾壳两端的端板与开设于模拟盾壳端壁的轴向的环形通孔形成容纳空间，并通过隔板将容纳空间上下分隔成第一浆液通道和第二浆液通道，可大幅度提高输送浆液的通道的横截面积，从而大幅度降低浆液的流动阻力，使试验可以根据实际的浆液配比进行注浆，更有利于研究不同的注浆压力和注浆量对隧道管片结构受力及地层变形的影响机理。另外，第一入浆口和第二入浆口分别与第一注浆系统和第二注浆系统相连，可分别控制第一浆液通道和第二浆液通道的注浆压力和注浆量，从而可研究第一浆液通道和第二浆液通道采用相同以及不同注浆压力和注浆量对试验土体变形的影响。

技术领域

本发明涉及盾构施工模拟试验技术领域，特别涉及一种盾构施工同步注浆试验装置及试验方法。

背景技术

在隧道的盾构施工过程中，随着盾构机不断地在土体中推进并拼装管片，土体会因管片外径小于盾构机盾壳外径而不断形成盾尾空隙。这就要求在盾构机推进的过程中进行同步注浆，以及时将形成的空隙填充，从而防止周围地层发生较大程度的坍塌变形对周围的地表建筑造成破坏。此外，同步注浆过程中产生的浆液压力会改变隧道管片结构的内力分布，增大管片变形量，是施工过程中造成管片错台、上浮的重要原因。

在同步注浆的过程中，注浆压力、注浆量等注浆参数的不同会给隧道管片结构受力及地层变形带来不同的影响，因此，通过试验将盾构施工中同步注浆对隧道管片结构受力及周围地层变形的影响机理研究清楚，对在实际的盾构施工中，选取出合理的注浆压力和注浆量具有重要的指导意义。

为此，中国专利公布号为“CN 106198921 A”的发明专利申请公开了一种地铁盾构施工扰动模型试验装置及其试验方法，其有在一定程度上研究不同的注浆压力和注浆量对地层变形的影响机理。但仍有不足，原因在于：1、其注浆管过细且长，对浆液的流动阻力非常大，无法使用实际的浆液配比进行注浆，同时无法有效控制每个注浆管的注浆量和注浆压力，会对所述影响机理的研究产生不良影响。2、没有考虑到同步注浆的注浆压力和注浆量对隧道管片结构的受力和变形的影响，例如，注浆压力和注浆量对隧道管片错台、上浮的影响。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种盾构施工同步注浆试验装置及试验方法，旨在。

为实现上述目的，本发明提出一种盾构施工同步注浆试验装置，包括：

模型箱；

试验土体，装于模型箱内；

模拟管片环，由多节管片拼装而成，水平埋设于试验土体中，一端固定在模型箱的一侧；

模拟盾壳，水平埋设于试验土体中，一端活动套于模拟管片环，另一端伸出模型箱，并可相对模拟管片环轴向移动，模拟盾壳的端壁开设有轴向的环形通孔，环形通孔的两端由固设于模拟盾壳两端的端板封闭，所述环形通孔以及模拟盾壳两端的端板围成容纳空间，容纳空间内设有隔板将容纳空间上下分隔成独立的第一浆液通道和第二浆液通道，模拟盾壳两端的端板对应第一浆液通道的位置分别开设有通连第一浆液通道的第一入浆口和第一出浆口，模拟盾壳两端的端板对应第二浆液通道的位置分别开设有通连第二浆液通道的第二入浆口和第二出浆口，第一出浆口和第二出浆口朝向盾尾空隙；

第一注浆系统，与第一入浆口通连，用于将浆液注入第一浆液通道，并经第一出浆口流到盾尾空隙；

第二注浆系统，与第二入浆口通连，用于将浆液注入第二浆液通道，并经第二出浆口流到盾尾空隙；

推进系统，与模拟盾壳的所述另一端连接，用于驱使模拟盾壳轴向推进；以及

监测系统，用于采集试验土体变形前后的数据。

本发明还提出一种盾构施工同步注浆试验方法，包括如下步骤：

S1、将模拟管片环的一端固定在模型箱内部的一侧，并保持水平；