[实用新型]一种隧道蠕变模型试验装置

说明书

本实用新型公开了一种隧道蠕变模型试验装置，包括预留有若干个孔道的钢筋混凝土环和设在钢筋混凝土环内的两片环形钢板，在环形钢板之间上下装有若干片交错对接的弧形钢板和环形的支护结构，构成环形空间，在环形空间中填充有岩土相似材料；在孔道和弧形钢板之间定位有若干个液压千斤顶；在支护结构上分布有位移测量点、土压力计和应变片；通过控制系统控制若干个液压千斤顶对弧形钢板施加压力，测出支护结构所受压力以及其应变和位移，得到岩土相似材料的蠕变对隧道支护结构的影响。本实用新型能够有效模拟岩土材料的蠕变对隧道支护结构造成的影响，能够模拟实际隧道的不同受力情况。

技术领域

本实用新型属于岩土工程试验领域，具体涉及一种隧道蠕变模型试验装置。

背景技术

随着我国交通事业的不断发展，越来越多的隧道投入建设或使用。岩土材料通常都具有蠕变特性。在岩土介质中开挖隧道，由于岩土材料的蠕变特性，隧道的变形以及作用在隧道支护结构上的压力可能会持续增加几个月或者几十年，才能达到稳定，并且极难预测，严重危机隧道运营安全。根据某些岩土介质蠕变特性明显的隧道的变形监测资料显示，形变压力也可能成为隧道支护压力的主要显现形式。因此，研究由于岩土材料的蠕变对隧道支护结构造成的影响显得十分必要。

目前，国内外已对岩土材料的蠕变行为进行了深入的研究，各种研究岩土材料蠕变性质的实验装置也复杂多样，如三轴蠕变仪，蠕变-多场耦合试验机等等。但是，目前而言仍没有一套针对岩土材料流变对隧道结构影响的试验设备被开发出来。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种隧道蠕变模型试验装置，通过该试验装置可有效模拟实际隧道围岩的蠕变对衬砌结构产生的影响，为隧道的设计提供重要参考，确保隧道的安全建设与运营。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型给出了一种隧道蠕变模型试验装置，包括预留有若干个孔道的钢筋混凝土环和设在钢筋混凝土环内的两片环形钢板，在所述环形钢板之间上下装有若干片交错对接的弧形钢板和环形的支护结构，构成环形空间，在所述环形空间中填充有岩土相似材料；

在所述孔道和弧形钢板之间定位有若干个液压千斤顶；在所述支护结构上环向分布有连接到控制系统的位移测量点、土压力计和应变片；

通过控制系统控制若干个液压千斤顶对弧形钢板施加压力，测出支护结构所受压力以及其应变和位移，得到岩土相似材料的蠕变对隧道支护结构的影响。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：

进一步，在所述两片环形钢板上分别对称环向间隔分布有贯通其钢板侧壁的多对螺栓，各片弧形钢板两端被每对螺栓夹持，并延伸出一段长度。

进一步，每对螺栓设在所述两片环形钢板的滑动槽中，各片弧形钢板与滑动槽相互垂直。

进一步，若干片弧形钢板通过其两侧的环形钢板对接构成环绕岩土相似材料的施力板；所述弧形钢板与所述液压千斤顶紧密接触。

进一步，所述位移测量点环向分布在支护结构内侧。

进一步，所述土压力计设在位移测量点外侧。

进一步，所述应变片贴在所述支护结构内环壁上。

通过上述隧道蠕变模型试验装置，能够有效模拟岩土材料的蠕变对隧道支护结构造成的影响。

本实用新型具有以下优点：

1)利用分布较密集的千斤顶向弧形钢板传递压力，并通过弧形钢板向岩土材料传递均匀压力，有效防止了压力传递过程中的应力集中；

2)在千斤顶施加压力的时候，弧形钢板能够沿径向移动，避免了弧形钢板承担千斤顶的压力而造成的压力损失；