[发明专利]一种盾构隧道同步注浆模型试验系统及其方法

说明书

本发明公开了一种盾构隧道同步注浆模型试验系统及方法，包括：试验箱、连接于所述试验箱顶面的数据采集系统、贯穿试验箱的施工模拟系统、与所述施工模拟系统连通的注浆系统及用于推动施工模拟系统的推进系统。所述试验箱中放置有砂砾土；所述推进系统包括液压式千斤顶及与所述液压式千斤顶一端固接的反力架，所述反力架固定于底面上；所述施工模拟系统包括预埋试验箱中的第一长管道及与所述第一长管道套接的第二短管道；所述数据采集系统包括静态应变仪及与所述静态应变仪连接的位移检测传感器与微型压力传感器。根据本发明，有效的模仿任意软土地层条件、隧道几何尺度、施工开挖过程和同步注浆参数，有效的观测浆液的流动、渗透。

技术领域

本发明涉及同步注浆的技术领域，特别涉及一种盾构隧道同步注浆模型试验系统及其方法。

背景技术

盾构施工过程中，当管环安装完毕、盾尾前移，土体与隧道结构将不可避免的出现30～50mm的环状空隙，诱发周围地层土体损失率增大从而引发土体扰动位移及环境的不良影响。因此，施工中需要采取同步注浆的方法，有效填充盾尾该环状空间，提高盾构隧道结构稳定性、减少施工的环境扰动影响，盾构同步注浆施工过程中，浆液在盾构管环外侧土体中流动、渗透，无法直接观测到浆液的运动、充填和分布状态。同步注浆存在的问题：i)地层特性、工程地质及水文地质的影响复杂；ii)浆液充填的隐蔽性和注浆作用效果的不确定性，因而注浆设计和施工存在很大程度的盲目性和局限性；iii)同步注浆浆液形态对环境的关联性和敏感性尚无科学准确的评价方法，施工过程注浆作用效果及其环境影响难以通过理论(或者数值计算)方法定量评价。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种盾构隧道同步注浆模型试验系统及其方法，有效的模拟任意软土地层条件、隧道几个尺度、施工开挖过程和同步注浆参数，有效的观测浆液的流动、渗透。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种盾构隧道同步注浆模型试验系统，包括：

试验箱、连接于所述试验箱顶面的数据采集系统、贯穿试验箱的施工模拟系统、与所述施工模拟系统连通的注浆系统及用于推动施工模拟系统的推进系统，所述试验箱中放置有砂砾土；

所述推进系统包括液压式千斤顶及与所述液压式千斤顶一端固接的反力架，所述反力架固定于底面上；

所述施工模拟系统包括预埋试验箱中的第一长管道及与所述第一长管道套接的第二短管道，所述第二短管道一端面与所述液压式千斤顶相接触；

所述数据采集系统包括静态应变仪及与所述静态应变仪连接的位移检测传感器与微型压力传感器，所述静态应变仪信号连接有计算机，所述位移检测传感器沿试验箱竖直方向设置有若干个，所述微型压力传感器沿所述第一长管道外周一圈均匀分布若干个，形成一阵列式压力检测传感系统；

所述注浆系统包括压力泵、与所述压力泵连接的注浆筒与注浆管道，所述注浆管道包括主管道及所述主管道连通的分管道，所述分管道连接于所述第一长管道中。

优选的，所述试验箱为厚度15mm的有机玻璃。

优选的，所述第一长管道的直径为第一直径值，所述第二短管道的直径为第二直径值，所述第一直径值大于所述第二直径值，当所述第二短管道插接于所述第一长管道内时，所述第二短管道的外表面与所述第一长管道内表面之间形成一管环。

优选的，一种盾构隧道同步注浆模型试验系统的实验方法，包括以下步骤：

S1、制定同步注浆模型试验方案，确定相似模型与参数、浆液的类型及注浆参数，根据制定的实验模型购买仪器与材料；

S2、构建试验系统，所述试验系统包括地层模拟系统、推进系统、注浆系统及数据采集系统，采集相关的数据；

S3、测定参数，所述参数包括模型端勾位置、注浆压力计注浆量、地表竖向位移及浆液渗透距离；

S4、最后对试验结果进行分析。