[实用新型]一种盾构隧道管片上浮过程模型实验装置

说明书

本实用新型公开了一种盾构隧道管片上浮过程模型实验装置，其包括模拟隧道管片的内筒、与内筒形成间隙的外筒、固定并密封外筒的两端挡板、测量内筒上浮位移的位移传感器、顶板、调节装置和定位装置，内筒两端为密闭结构，外筒套设在内筒上，且内筒与外筒总体上同轴；顶板处于外筒上方，所述的内筒顶部通过定位装置与顶板连接，定位装置穿过外筒处上方设有定位螺母；外筒顶部通过调节装置与顶板连接，调节装置穿过顶板处上方设有调节螺母。本实用新型能够模拟管片的上浮过程，装置结构简单，管片与浆液的动态变化过程与实际工程相符，从而为分析管片上浮机理提供便利，通过位移传感器测量内筒上浮的位移情况，测量准确。

技术领域

本实用新型属于盾构施工工程技术领域，尤其涉及一种盾构隧道管片上浮过程模型实验装置。

背景技术

盾构法施工具有多方面优势，在城市地铁隧道修建中获得了广泛应用。盾构法施工时，在盾壳内将管片拼装完成，随着盾构机向前推进，管片脱离盾尾，在管片和地层间形成环形间隙，为了控制地层位移需要向环状间隙内进行同步注浆，注入浆液为水、水泥、粉煤灰、添加剂等拌合物。在浆液凝固前，浆液处于可流动状态，根据阿基米德浮力原理，浆液会对管片产生浮力，导致管片上浮。管片上浮后会出现管片错台，形成错台裂缝，降低管片密封质量，产生管片漏水等现象，因此对于管片上浮问题的研究显得尤为重要。

实际工程中管片被浆液包围，在浆液浮力作用下，管片上浮排开上部浆液，浆液沿着环形间隙向下流动，管片和浆液都处于运动状态。经过查阅相关文献，中国专利CN108872297A公开了“一种盾尾注浆浆液凝结及管片上浮过程模型试验装置”，利用该装置试验时，将模型土置于模型箱中，模型土内预埋压力盒等位移传感器，将固结压缩板置于模型土的上侧，通过压实机构对固结压缩板施压，将模型土压实，以此模拟真实的土层密实度；然后将固结压缩板取出，通过螺栓将钢管片模型固定于模型箱的上端，通过模型箱侧壁和钢管片模型上的注浆口向钢管片模型与模型土之间注浆，施压机构通过加载板对模型土施压，以模拟地层压力，当浆液在凝固过程中，控制加载板的压力模拟管片上浮的过程。

上述专利的实验装置中，钢管片模型是固定不动的，不能模拟管片的上浮过程，也不能模拟浆液沿环状间隙的流动过程，因此并不能模拟实际工程中管片的上浮过程。

实用新型内容

基于背景技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种盾构隧道管片上浮过程的模拟试验装置，在装置内部的管片模型被浆液包围，管片上浮时浆液向下流动，管片与浆液的动态变化过程与实际工程相符。

为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型涉及一种盾构隧道管片上浮过程模型实验装置，其包括模拟隧道管片的内筒、与内筒形成间隙的外筒、固定并密封外筒的两端挡板、测量内筒上浮位移的位移传感器、顶板、调节装置和定位装置，内筒两端为密闭结构，外筒套设在内筒上，且内筒与外筒总体上同轴；顶板处于外筒上方，所述的内筒顶部通过定位装置与顶板连接，定位装置穿过外筒处上方设有定位螺母；外筒顶部通过调节装置与顶板连接，调节装置穿过顶板处上方设有调节螺母；所述的顶板连接位移传感器；挡板侧部安装有注浆装置，注浆装置与内外筒之间的间隙连通。

优选地，所述的挡板四个边角处分别设有第一孔洞，连接杆穿过第一孔洞将挡板与外筒的两侧连接，连接杆的两端通过连接螺母固定。

优选地，所述的注浆装置包括注浆管、流量调节阀和漏斗，所述的注浆管下端穿过挡板与外筒的内部空间连通，漏斗安装在注浆管上端，流量调节阀安装在注浆管上。

优选地，所述的调节装置对称设置在顶板中心的左右两侧，调节装置包括调节螺杆和调节螺母，所述的调节螺杆下端通过内嵌在外筒顶部的固端螺母与外筒固定连接，调节螺杆上端通过调节螺母连接在顶板上。