[发明专利]一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置和方法

权利要求书

1.一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，其特征在于，包括有机玻璃箱体（1）和盾构机模拟系统；有机玻璃箱体（1）内装有用于模拟地层的透明土（2），盾构机模拟系统包括盾构机刀盘（3）、盾构机外壳（5、液压千斤顶（7）和盾构管片（9）；盾构机刀盘（3）设置于盾构机外壳（5）前端，并由驱动系统（6）驱动从有机玻璃箱体（1）一侧预留的孔洞掘进；液压千斤顶（7）前端连接驱动系统（6），模拟盾构的顶推过程，后端作用于盾构管片（9），模拟对盾构管片（9）的挤压作用；所述盾构管片（9）通过拼装系统（20）进行环向和纵向错缝拼装，模拟管片间的连接以及相互作用；还包括同步注浆系统（8）与二次注浆系统（12），通过同步注浆系统（8）进行壁后注浆，通过二次注浆系统（12）由盾构管片（9）上预留的二次注浆孔（11）进行二次注浆。

2.根据权利要求1所述的可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，其特征在于，所述盾构管片（9）内壁沿环向布置有多个管片位移传感器（23），内壁对应的布置有多个应变片及压力盒（22），用于对管片间相对位移以及管片与浆液、地层间的作用力进行测量。

3.根据权利要求1所述的可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，其特征在于，还包括通过注水管（17）向透明土中注水的水箱（15），通过设置在注水管（17）上的阀门（16）调节模拟不同水压。

4.根据权利要求1所述的可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，其特征在于，还包括地层位移传感器（18），地层位移传感器（18）通过传递杆（19）深入透明土（2）的土层，用于对不同地层深度处的位移进行测量。

5.根据权利要求1所述的可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置，其特征在于，所述盾构管片（9）的各管片间通过环向螺栓（25）与纵向螺栓（24）进行连接。

6.一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：模型组装：按照相似比例配置透明土，并按照地层情况分层装入有机玻璃箱体内，模拟地层；将水箱与注水管拼接，打开注水装置阀门，调节模拟水压情况；

安装地表传感器，并将传递杆插入土体，静置一段时间；

步骤2：装置进洞：打开箱体侧面预留孔洞，借助反力架，使掘进设备始发进洞，将管片进行错缝拼装，在管片与土层间的空隙注浆，并等待浆液具备一定强度，使其具备掘进条件；

步骤3：安装测量仪器：在具备正常的掘进条件后，在盾构管片外壁贴应变片，布置压力盒；

步骤4：模拟施工：启动掘进装置进行开挖，通过同步注浆系统进行壁后注浆，利用拼装系统拼装管片，按照实际工况，打开二次注浆孔进行二次注浆；

步骤5：采集数据：盾构管片拼装完成后，在盾构管片内壁与应变片对应的位置安装管片位移传感器，采集施工中管片位移变化数据；通过压力盒采集壁后压力数据，通过地层位移传感器采集不同深度地层位移数据。