[发明专利]一种模拟围岩内部衬砌变形条件的侧限装置及其使用方法

说明书

一种模拟围岩内部衬砌变形条件的侧限装置，包括反力框架，反力框架上放置有顶面敞开的压力侧限盒，压力侧限盒的一侧面上设置有观察窗，压力侧限盒盒体内相邻的两个内部侧面各安装有侧旁压板，压力侧限盒盒体内底面紧贴设置有底旁压板，安装了侧旁压板和底旁压板的压力侧限盒盒体内部填充有填充物，填充物上方放置有上旁压板，千斤顶通过加载板设置于上旁压板上。本发明提供的一种模拟围岩内部衬砌变形条件的侧限装置及其使用方法，可以解决目前对围岩内部衬砌变形监测没有效果好的装置的问题，可以得到不同围岩衬砌物质在使用中的性能数据，对于选择更合适的围岩内部衬砌物质提供有效参考数据。

技术领域

本发明涉及围岩内部衬砌变形监测领域，尤其是一种模拟围岩内部衬砌变形条件的侧限装置及其使用方法。

背景技术

在隧道实际修建过程所遇到的诸多问题里，最棘手的就是高地应力软岩隧洞位移收敛时间可长达3年，并且位移量大，开挖后围岩应力分布不均匀性显著，导致支护结构各部位受力差异巨大，从隧洞破坏特征也不得出其破坏的根源就是开挖后围岩蠕变量过大，支护结构强度小难以抵抗巨大的地应力作用导致支护结构乃至二衬变形破坏严重，从而造成了一系列导致经济损失甚至威胁施工安全的变形破坏。

综上可知高地应力软岩隧洞开挖后软岩蠕变量大、变形时间长，导致施工工期长地应力不均匀性显著，导致支护结构受力极不均匀高地应力软岩隧洞施工的成本高企，而现有的支护技术不能将围岩局部压力均匀传递给支护结构，导致支护结构局部破坏时受力较小部位远未发挥自身强度。

目前，高地应力软岩隧洞在治理隧道围岩大变形问题上，除了复杂的支护措施外，确定合理的预留变形量并合理利用预留变形量空间，让围岩释放适当的变形和应力，以保证二次衬砌的安全储备，也是一种切实可行的方法。相对于复杂的治理围岩大变形的方式，主动让围岩产生合理的变形量，且在隧道开挖过程中做好预留变形显得更为经济合理，而在有限的预留变形空间里，如何低成本，经济、高效地提高支护效果，缺少一套行之有效的理论与方法，因此，致力于解决这一系列问题的支护技术的研究对隧洞工程具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟围岩内部衬砌变形条件的侧限装置及其使用方法，可以解决目前对围岩内部衬砌变形监测没有效果好的装置的问题，可定量研究隧洞初衬与二衬之间的预留变形量填充物(陶粒、泡沫混凝土等)在不同等级集中力荷载作用下的力学响应及变形情况分析，通过研究加载过程中柔性填充物的压缩沉降量与荷载值的对应关系，从而得出柔性填充物衬砌均匀传递围岩局部变形压力的效果以及给围岩提供的可形变尺寸量，定量研究将柔性填充物填充于初衬和二衬之间的预留变形量缓冲层处时支护结构的力学响应并验证该技术的支护效果；可以得到不同围岩衬砌物质在使用中的性能数据，对于选择更合适的围岩内部衬砌物质提供有效参考数据。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种模拟围岩内部衬砌变形条件的侧限装置，包括反力框架，反力框架上放置有顶面敞开的压力侧限盒，压力侧限盒的一侧面上设置有观察窗，压力侧限盒盒体内相邻的两个内部侧面各安装有侧旁压板，压力侧限盒盒体内底面紧贴设置有底旁压板，安装了侧旁压板和底旁压板的压力侧限盒盒体内部填充有填充物，填充物上方放置有上旁压板，千斤顶通过加载板设置于上旁压板上；

底旁压板、侧旁压板以及上旁压板上分别安装有多个压力传感器，各压力传感器与压力采集处理装置电连接；

压力侧限盒的各侧壁上均设置有刻度线；

压力侧限盒四周分别布置磁性表座，磁性表座通过磁力粘贴在反力框架上，在磁性表座上固定有测量沉降量的百分表，百分表前段探头伸入压力侧限盒内。

观察窗中，压力侧限盒的一侧面上开设有方形缺口，缺口上安装有透明钢化板，刻度线设置于透明钢化板上。

加载板为带提手的盖体。

各压力传感器的布置位置为：