[发明专利]一种模拟不同受力条件下隧道管环受力变形的实验装置

说明书

本发明提供一种模拟不同受力条件下隧道管环受力变形的实验装置，包括管环、能够对管环进行侧向加载和竖向加载的加载装置和与管环连接的数据测量系统，每一管环为主要由多个管片依次首尾连接组成的圆环形，同一管环中相邻的两管片之间的接缝为纵缝；数据测量系统包括等角度的固定于管环内、外侧的多组应变片对和均匀的设于管环的内侧分别用于测量管片径向位移和纵缝张开度的多个LVDT位移传感器，应变片对和LVDT位移传感器连接数据采集仪器，接数据采集仪器连接计算机以将其从应变片对和LVDT位移传感器中采集的数据传至计算机进行处理从而能够模拟管环在不同受力条件下的形变与破坏规律。

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种模拟不同受力条件下隧道管环受力变形的实验装置。

背景技术

当前，我国正处在城市轨道交通建设的高峰时期，全国新建轨道交通里程将达到3000公里。由于城市轨道线路周边极具商业价值，沿线的地下空间开发利用受到了越来越广泛的关注，随着大规模地铁线路的建成与运营，紧邻地铁线路的深开挖工程将变得不可避免，且会越来越多。

紧邻深开挖或基坑开挖施工往往伴随着强烈的环境效应，将对邻近隧道结构产生不利的影响，由此产生的工程事故案例也越来越多，比如2009年由于基坑开挖导致台北一盾构隧道管环最大水平位移达到50mm，开挖影响区内管环竖向和水平向收敛变形均超过30mm，过大的地层变形导致地铁停运。2011-12年紧靠宁波地铁1号线某区间盾构隧道一侧大面积基坑开挖导致左线盾构隧道发生超过30mm水平位移，管环局部破损严重，引发局部严重渗水。并且类似工程案例有逐年上升的趋势。根据上海地铁隧道经验，每11起盾构隧道结构人为破坏的案例中，就有3起是由于深开挖所导致。而地铁沿线的深开挖工程使隧道周围水土压力产生变化，导致管环的变形破坏是威胁地铁盾构隧道服役性能及结构安全的主要风险来源之一。

深开挖下水土接触压力是影响管环的承载性能的主要外部作用，而现有研究对在深开挖水土压力下管环的承载特性认识非常缺乏，管环的受力变形的薄弱环节认识不清楚，因而无法有针对性对管环进行加固处理。因此，有必要进一步揭示深开挖水土压力下管环的变形、受力与破坏规律，为类似工况下的管环加固设计提供理论支持。

在已知深开挖下管环外表面水土压力分布模型后，探索管环在此不同受力的基础上的变形发展演化规律尤为重要，有必要提供一种模拟不同受力条件下隧道管环受力变形的实验装置与实验方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种模拟不同受力条件下隧道管环受力变形的实验装置，能够模拟管环在不同受力条件下的形变与破坏规律等，从而为类似工况下的管环加固设计提供理论支持。

本发明的实施例提供一种模拟不同受力条件下隧道管环受力变形的实验装置，包括管环、能够对所述管环进行侧向加载和竖向加载的加载装置和与所述管环连接的数据测量系统，每一所述管环包括多个依次首尾连接的管片，这些管片组成圆环形，同一所述管环中相邻的两所述管片之间的接缝为纵缝；所述数据测量系统包括等角度的固定于所述管环内、外侧的多组应变片对和均匀的设于所述管环的内侧分别用于测量所述管片径向位移和纵缝张开度的多个LVDT 位移传感器，所述应变片对和LVDT位移传感器连接数据采集仪器，所述接数据采集仪器连接计算机以将其从所述应变片对和LVDT位移传感器中采集的数据传至计算机进行处理。

进一步地，所述管环具有三个，三个所述管环沿纵向拼接形成一个圆管，且相邻的两所述管环中的纵缝相互错位，位于中间的所述管环为加载环，所述加载装置与所述加载环连接以对其施加荷载。

进一步地，构成每一所述管环的管片的数量为n个，n为大于0的整数，所述管环的内侧壁具有n个所述纵缝，每一所述管片为弧形结构，同一所述管环中相邻两所述管片通过弧形螺栓相互连接，且每一所述管片采用混凝土材料制作，每一所述弧形螺栓采用金属加工而成。