[实用新型]一种用于模拟隧道平面应变的教学模型

说明书

本实用新型涉及隧道工程教学模型领域，具体涉及一种用于模拟隧道平面应变的教学模型，包括承压筒及对应布置在承压筒内的环形受压筒，在承压筒上布置有多根传动杆，所有传动杆均沿承压筒径向延伸，且承压筒与传动杆之间为螺纹连接，使传动杆的一端能与受压筒接触，所述受压筒上安装有用于测量其应变的应变装置，该教学模型动态展示了受压筒的受力，使受压筒模拟出隧道在不同情况围岩及外界附加荷载作用下的变形情况，并通过应变装置测量得到受压筒的应变量，从而得到隧道平面应变的变化规律，使学员直观观测到隧道的应变特性，快速掌握隧道平面应变的相关知识，该装置简便易操作，具有较好的应用推广价值。

技术领域

本实用新型涉及隧道工程教学模型领域，特别是一种用于模拟隧道平面应变的教学模型。

背景技术

近年来，随着我国基础设施建设的大力发展，城市地下空间开发作为新兴产业在国民经济中发挥越来越重要的作用，我国大部分大中型城市均在修建城市地铁或轻轨工程。城市地下空间开发的蓬勃发展必然导致专业人才需求与日俱增，截止目前，我国开办城市地下空间工程专业及土木工程（地下工程）专业高校已达到40多所。

在城市地下空间工程专业及土木工程专业教学过程中，隧道工程作为比较常见的一门学科，比较好的教学方式为演示教学，让学生非常直观清晰地了解到岩体受力、外界荷载、支撑支护、围岩变形和洞径收敛等一系列的过程和机理。然而，由于受到各方面条件的限制，很多学校视演示教学为包袱，演示教学由此在整个培养方案中的比例极其低微，即使有些高校在隧道工程专业教学过程中使用演示教学，也只限于一些动画演示和静态展示模型设备，而且这些设备存在过于陈旧且无法满足现有先进技术需要的问题，导致现有的相关产品无法满足演示教学要求。

鉴于演示教学在整个培养方案中占据重要地位，它的缺失不利于学生对知识的综合利用与融会贯通，与实际工程脱节，导致人才培养不能体现新时代城市地下空间开发的特征，人才培养质量也不能完全满足社会发展和用人单位的需要。因此，对我国高等学校城市地下空间工程以及土木工程（地下工程）专业而言，在城市地下空间工程隧道类及相关专业课程中推行教学模型进行演示教学势在必行，开发出满足需求的教学模型更是刻不容缓。

在实际隧道施工过程中，隧道在衬砌前和衬砌后的都因为承受围岩的作用力而发生应变，衬砌后对隧道形成支撑，避免隧道坍塌，但隧道同样会发生形变。学员在学习隧道形变过程中，很难理解隧道在衬砌前后发生的形变情况及其在不同情况围岩及外界附加荷载作用下的变形情况。因此，如何使学员很直观地学习到隧道有无衬砌情况时，围岩及外界附加荷载作用下的平面应变情况，以及衬砌对隧道平面应变的影响规律，成为采用教学模型进行演示教学的重要内容。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对在隧道工程教学过程中只能采用动画演示或简易模型展示进行演示教学时，存在难以形象展示隧道衬砌前发生的形变情况及其在不同情况围岩及外界附加荷载作用下的变形情况的问题，提供一种用于模拟隧道平面应变的教学模型，该教学模型通过布置承压筒和受压筒，并且在承压筒上设置用于向受压筒提供作用力的传动杆，配合应变装置监测应变量，动态展示受压筒的受力过程中，使受压筒模拟出隧道在不同情况围岩及外界附加荷载作用下的变形情况，从而得到隧道平面应变的变化规律，使学员直观观测到隧道的应变特性，快速掌握隧道平面应变的相关知识，该装置简便易操作，具有较好的应用推广价值。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于模拟隧道平面应变的教学模型，包括承压筒，及对应布置在承压筒内的环形受压筒，在承压筒上布置有多根传动杆，所有传动杆均沿承压筒径向延伸，且承压筒与传动杆之间为螺纹连接，使传动杆的一端能与受压筒接触，所述受压筒上安装有用于测量其应变的应变装置。