[实用新型]模拟全断面隧道施工引发地表变形的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模拟全断面隧道施工引发地表变形的试验装置。

背景技术

在现有的全断面法隧道施工技术中，多集中在特定的工程地质条件下的不同全断面法施工，而没有相应的模拟装置，因此不能在实验室对全断面法隧道施工过程进行模拟，但是全断面法隧道施工也会带来一系列的问题，因此需要提前在实验室模拟的施工过程，以便了解施工对地表变形的影响规律，以此能够快速并准确的估算工程地表变形情况，为后期工程的施工做参考。

发明内容

为克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种模拟全断面隧道施工引发地表变形的试验装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

模拟全断面隧道施工引发地表变形的试验装置，包括箱体、一组推进模型和检测装置，所述推进模型包括推进装置和隧道模型；

所述箱体的顶面设有用于放入土体的开口，所述箱体相对的两侧面分别设有可供推进装置和隧道模型贯穿的通孔，且两通孔同轴设置；

所述隧道模型呈空心的管状，所述推进装置呈实心的棒状，且隧道模型的外径、推进装置的直径和通孔的直径均相等；推进装置的一端设有轴向把手，且推进装置的外表面上沿轴向设有刻度；

所述检测装置还包括用于布设在土体顶面上的若干个测量点，每个测量点包括一个用于固定在土体顶面上的螺栓，箱体顶部的开口处架设有横梁，所述横梁的下表面上对应每个测量点分别设有一个用于测量土体塌陷情况的千分表，且千分表的测头向下垂直延伸并贴紧螺栓的顶面。

进一步，所述推进装置为圆柱体状的木棒。

进一步，所述隧道模型为PE管。

进一步，所述箱体由钢化玻璃板组成。

进一步，通孔位于箱体侧面的中间，且两通孔之间的长度与隧道模型的长度和推进装置的长度相等。

采用本实用新型所述的模拟全断面隧道施工引发地表变形的试验装置实施的试验方法，包括以下步骤：

步骤1，向箱体内填充预定量的土体并压实，以使土体的顶面平整，且使通孔底部的切线位于土体的顶面所在的平面上；

步骤2，向箱体内水平放入推进装置，推进装置与通孔同轴，且使推进装置的一端位于箱体一侧的通孔处，另一端的把手经箱体另一侧的通孔外露于箱体；

步骤3，向箱体内继续填充预定量的土体并压实；

步骤4，在土体6顶面上预定位置处布置测量点，并安装螺栓8；

步骤5，在箱体的开口处架设横梁，安装千分表，并确保千分表的测头向下垂直延伸并贴紧螺栓的顶面；

步骤6，握住把手，按一定抽出速度自箱体一侧的通孔向箱体外抽出一定长度的推进装置，间隔预定停顿时长后，从箱体另一侧的通孔内沿轴向插入隧道模型，且自隧道模型触碰到推进装置后，继续按相同的抽出速度向箱体外抽出相同长度的推进装置，间隔相同的停顿时长后，再将隧道模型向箱体1内推进至与推进装置接触；如此反复，直至推进装置与箱体完全脱离，隧道模型完全位于箱体内，以模拟全断面隧道施工；同时在抽出推进装置的过程中，按预定时间间隔记录千分表的读数；

步骤7，以不同的抽出速度、不同的推进装置抽出长度和不同的停顿时长重复步骤6，进行多次试验，并记录；

步骤8，根据步骤6和步骤7中得到的各次试验的抽出速度信息、抽出长度信息、停顿时长信息和千分表读数据信息，绘制各次试验中每个测量点处的试验时间-变形量曲线和每个测量点在各次试验中的最终变形量曲线，模拟不同施工参数与地表变形之间的确切关系，并找出全断面隧道施工引发的土体变形量规律。

本实用新型可以准确的模拟全断面法隧道施工过程，从而探索和解决全断面法隧道施工对地表及建筑物的影响问题。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1、本实用新型所述的试验装置结构简单，造价低廉，方便好用。

2、利用本实用新型所述的装置实施所述的试验方法，可在实验室模拟全断面法隧道施工对地表变形的影响，得到不同施工参数与地表变形之间的确切关系，为设计与施工方案的优化提供依据，对施工现场周围已有建筑及构筑物的安全隐患起到有效的预测作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是推进装置和隧道模型的示意图。

图3是图1的正视图。

图4是图1的俯视图。

具体实施方式

参照附图，模拟全断面隧道施工引发地表变形的试验装置，包括箱体1、一组推进模型和检测装置，所述推进模型包括推进装置2和隧道模型3；