[实用新型]一种可模拟盾构隧道环向接头的衬砌环模型

说明书

本实用新型涉及一种可模拟盾构隧道环向接头的衬砌环模型，包括环状模型主体以及通过预埋方式设置于所述环状模型主体内的纵向分隔片和预埋金属环，所述纵向分隔片设有多个，沿环状模型主体的纵向分布，所述预埋金属环穿过纵向分隔片，贯穿整个环状模型主体。与现有技术相比，本实用新型具有模拟准确、造价低、制作方法简洁易行等优点。

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，尤其是涉及一种可模拟盾构隧道环向接头的衬砌环模型。

背景技术

盾构隧道是地下空间开发中应用最为广泛的结构形式之一，国内外大量公路隧道和轨道交通隧道均采用盾构法施工。由于盾构隧道本身的复杂性和特殊性，在进行相关课题研究时，常常需要考虑一定长度的隧道结构，比如隧道不均匀沉降研究，隧道施工引起的地面塌陷，隧道的抗震性能研究等，此类课题不可能对原型隧道进行大量的重复性试验，只能采用模型试验的方法，因此一种科学的盾构隧道衬砌环模型设计方法就显得尤为重要。盾构隧道最重要的特征在于其结构的不连续性，隧道由管片和螺栓拼装而成，形成了大量的环缝和纵缝。已有文献资料中，对盾构隧道的不连续性均进行了等效处理，即考虑到接缝对隧道刚度的削减作用，将模型的衬砌厚度适当减小，或者在衬砌环模型上局部切槽来模拟接缝对刚度的弱化效果，这样的设计方法可以在宏观上模拟隧道整体的结构特征，但无法体现原型隧道各种接缝的构造特征，而接缝部位恰恰是盾构隧道最薄弱最容易发生破坏的部分。因此需要提出一种全新的盾构隧道衬砌环模型设计方法，不仅使模型具有与原型隧道相同的接缝构造特征，还要造价低廉，制作简便，满足模型试验的大批量需求。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种真实性高，能有效模拟隧道结构不连续性的盾构隧道衬砌环模型设计方法。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可模拟盾构隧道环向接头的衬砌环模型，包括环状模型主体以及通过预埋方式设置于所述环状模型主体内的纵向分隔片和预埋金属环，所述纵向分隔片设有多个，沿环状模型主体的纵向分布，所述预埋金属环穿过纵向分隔片，贯穿整个环状模型主体。

进一步地，所述纵向分隔片的数量和位置与原型隧道环向接头的数量和位置相对应。

进一步地，所述预埋金属环的个数与原型隧道环向接头的环向螺栓个数相同。

进一步地，所述纵向分隔片上设有用于穿过所述预埋金属环的通孔。

进一步地，所述环状模型主体采用混凝土材料制作。

进一步地，所述纵向分隔片采用铝片制作，所述铝片的厚度为0.25mm-0.75mm。

进一步地，所述预埋金属环采用高强度碳素钢丝制作。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型以纵向分隔片模拟原型隧道环向接头，以预埋金属环模拟原型隧道环向螺栓，使得初砌环模型与原型隧道的环向接头构造相同，模型内的预埋金属片将衬砌环完全断开，形成真实的纵缝连接构造，模拟精度高。

2)可方便通过本实用新型的衬砌环模型拼装成整体的隧道模型，可精确模拟原型隧道的环缝构造。

3)本实用新型采用精细混凝土材料浇筑形成衬砌环模型的主体，造价低，制作简便，可批量制作，满足大量重复性试验的需求，相比其他塑料、石膏材质的模型，与结构原型更接近。

4)本实用新型初砌环模型的制作过程简洁易行。

附图说明

图1为本实用新型设计实例的衬砌环模型正视图(单位：mm)；

图2为图1所示设计实例的A-A剖面图(单位：mm)；

图3为本实用新型设计实例的分隔片示意图；