[实用新型]一种模拟盾构隧道施工的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟盾构隧道施工的试验装置，包括模型箱，模型箱内装有模拟土体，模拟土体的表面设有建筑物模型，建筑物模型的底部周围分布有若干位移传感器，模拟土体内部设有桩基模型和盾构隧道模型，桩基模型竖直设于建筑物模型的底部，桩基模型上分布有若干应变片，盾构隧道模型包括管状的隧道衬砌模型，隧道衬砌模型的外部设有环状橡胶袋，隧道衬砌模型和环状橡胶袋均分别设有注浆孔，注浆孔分别连接有排注装置。本实用新型提供的试验装置，能够模拟盾构隧道开挖和注浆过程对邻近建筑的位移影响及其桩基的变形影响,可为实际施工提供有价值的参考依据，以减少实际施工风险。

技术领域

本实用新型是涉及一种模拟盾构隧道施工的试验装置，属于隧道工程技术领域。

背景技术

随着城市化进程的加快，地面空间越来越拥挤，发展城市地下交通已经是大势所趋。盾构隧道施工法凭借着其隐蔽性好、机动性高等优点在城市隧道工程中得到了广泛应用，城市隧道不仅包括地铁隧道，还包括城市大动脉的公路隧道(例如：上海的大连路隧道、虹梅南路隧道、以及正在修建的北横通道等)。由于城市隧道多在繁华的市区修建，因此需要侧穿或者下穿多个大型建筑桩基，盾构的直径往往也多达十几米以上，会导致较大的地层损失和土层扰动，同时盾构隧道管片拼装完后，为了填充盾尾间隙、保持管片的稳定，需要在盾尾进行同步注浆，而较大的注浆压力同样也会对周边邻近建筑及其基础产生影响，稍有不慎会导致桩基偏移、建筑地表沉降等危害，因此当盾构隧道穿越密集的建筑群等敏感地带时，对地表建筑和建筑的桩基的变形控制要求极为严格。

如果通过开发模拟盾构隧道施工的试验装置，以在室内模拟出盾构隧道开挖造成的地层损失和土体扰动以及盾构外壁注浆对地表建筑物及其桩基的变形影响，为现场施工提供数据参考依据，则可以有效减少现场施工的危险。目前关于盾构隧道施工对邻近建筑及其桩基影响的研究方法通常为数值模拟方法，多为使用有限元软件建模来模拟，不仅参数难以获取，且建模计算复杂，而室内模型试验则能够避免这些困难，并且有着较强的说服力。虽然中国专利CN201310539782.1中公开了一种盾构隧道注浆施工对邻近桩基影响的室内模型试验装置，但是该室内模型试验装置是通过模拟不同注浆率条件下，注浆施工对邻近桩基以及土体表面的影响，仅仅能够模拟注浆对桩基的影响，没有考虑到盾构的开挖即土体卸去造成的地层损失和对地层的扰动造成地层应力的重新分布，也没有考虑到桩基上的荷载，即建筑物本身的荷载，不能准确模拟桩基的受力状态，无法考虑到扰动对桩基可能造成失稳，对实际工程的参考价值有限。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种模拟盾构隧道施工的试验装置，以模拟研究大直径盾构隧道施工对邻近建筑及其桩基的影响，为实际工程提供全面有价值的参考信息，避免风险发生。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模拟盾构隧道施工的试验装置，包括模型箱，所述模型箱内装有模拟土体，所述模拟土体的表面设有建筑物模型，所述建筑物模型的底部周围分布有若干位移传感器，所述模拟土体内部设有桩基模型和盾构隧道模型，所述桩基模型竖直设于建筑物模型的底部，所述桩基模型上分布有若干应变片，所述盾构隧道模型设于桩基模型的邻近区域且与桩基模型垂直，所述盾构隧道模型包括管状的隧道衬砌模型，所述隧道衬砌模型的外部设有环状橡胶袋，所述隧道衬砌模型和环状橡胶袋均分别设有注浆孔，所述注浆孔分别连接有排注装置。

作为优选方案，所述模型箱的内侧壁设有刻度。

作为优选方案，所述模拟土体为分层放置的原状土。

作为优选方案，所述盾构隧道模型的正上方位于模拟土体的地表部分设有位移传感器。

作为优选方案，所述桩基模型有多个，均匀分布于建筑物模型的底部。

作为优选方案，若干应变片自上而下均匀分布于桩基模型的外壁上。