[发明专利]一种模拟环形隧道胎式衬砌支护结构受力的装置及方法

说明书

本发明提供一种模拟环形隧道胎式衬砌支护结构受力的装置及方法，它包括矩形反力框架，所述矩形反力框架的内部设置有千斤顶，所述千斤顶的底座与矩形反力框架的内侧壁相接触，其活塞杆的顶部通过传力装置与半圆形轮廓模具相接触，所述半圆形轮廓模具共有两个，对称焊接固定在矩形反力框架的内部，所述半圆形轮廓模具的内壁上紧贴设置有胎式衬砌。采用此装置和方法，可以定量的模拟出隧道衬砌实际受力变形情况，为隧道衬砌支护工程提供理论依据。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种模拟环形隧道胎式衬砌支护结构受力的装置及方法。

背景技术

目前，测量衬砌变形位移的方法有：实际工程中，在隧道开挖后利用螺旋测微器测量隧道断面上几条测线的长度与设计长度对比计算变形量；实验室中，采用在模型箱上先后标定隧道的轮廓，通过对比前后隧道轮廓进而计算变形量。以上所采用的测量方法均有一定的不足，测量位置难以精确保证，人为测量误差客观存在，往往不能测得实际情况下隧道衬砌的真实变形，所测数据很难有较高的说服力。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟环形隧道胎式衬砌支护结构受力的装置及方法，采用此装置和方法，可以定量的模拟出隧道衬砌实际受力变形情况，为隧道衬砌支护工程提供理论依据。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种模拟环形隧道胎式衬砌支护结构受力的装置，它包括矩形反力框架，所述矩形反力框架的内部设置有千斤顶，所述千斤顶的底座与矩形反力框架的内侧壁相接触，其活塞杆的顶部通过传力装置与半圆形轮廓模具相接触，所述半圆形轮廓模具共有两个，对称焊接固定在矩形反力框架的内部，所述半圆形轮廓模具的内壁上紧贴设置有胎式衬砌。

所述胎式衬砌的内部均布安装有多个位移计，在胎式衬砌上连接有充气管，所述充气管上安装有自动卸压阀和数显气压表。

所述矩形反力框架采用钢板焊接而成。

所述传力装置包括两块滑动钢板，在滑动钢板端面上设置有多个凸点，所述凸点之间定位安装有多根弹簧。

所述矩形反力框架沿其两内侧长边设置滑条，所述滑条与设置在滑动钢板两侧的滑槽构成滑动配合，并对其限位。

所述胎式衬砌内部可填充流体。

所述弹簧包括多种不同的规格，其位置、数量和长度均可调节。

所述自动卸压阀包括螺母套，所述螺母套的一端设置有进气口，所述进气口与胎式衬砌的胎体连接，在螺母套的侧壁上加工有出气口；所述螺母套内部靠近进气口的一端设置有止塞球，所述止塞球通过限位弹簧封堵进气口，所述限位弹簧通过安装在螺母套尾部的螺栓限位固定。

所述位移计的数量为四个，上下左右各一个，并测量试验过程中胎式衬砌的径向变形位移。

一项所述模拟环形隧道胎式衬砌支护结构受力装置的试验方法，其特征在于，它包括以下步骤：

Step1：胎式衬砌的制备，胎体制作材料经过多次调整由普通PVC改成硅橡胶制作；

Step 2：将自动卸压阀和数显气压表与胎式衬砌的胎体连接为一个整体，并将密闭胎体内充入气体；

Step 3：制作半圆形轮廓模具作为衬砌拱圈，采用钢板，将其卷两个拱圈；

Step 4：粘贴应变片，将制作好的衬砌拱圈表面打磨并用酒精擦拭干净，粘贴应变片，用锡焊将应变片引线与导线焊接，涂上封闭胶水，并用绝缘胶布包扎后，最后进行应变片电阻测量，以检测应变片的粘贴效果，并与应变采集仪连接读取各监测点应变值；

Step 5：组装传力装置，试验前根据试验需要选用合适的弹簧规格及数量，利用钢板处的凸点将两块滑动钢板进行连接组装；