[发明专利]一种用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法

权利要求书

1.一种用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于盾构管片的几何特征合理设定支架安装方案，根据盾构管片跨度估算支架安装间隔，其中支架由底板基座与支撑柱组成，底板基座规则设置有螺栓安装孔并通过地埋螺栓紧固于地面；支撑柱为高度可调的中空圆柱结构，根据研究实况调节支撑高度，支撑柱下端与底板基座通过定位螺栓紧固相连，上端面设置有与盾构管片外形契合的契合端；

S2、将盾构管片倒转，盾构管片以卧式的方式架设于支架上并划定试验目标区域，其中盾构管片内侧朝上，外侧朝下与支架接触，盾构管片离地架设稳定后，调节支撑柱高度至所需位置，在盾构管片外侧面上划定试验目标区域并提取试验目标区域的几何特征参数；其中调节支撑柱高度结束后，盾构管片的中部下表面距离地面500～1000mm；

S3、根据所述试验目标区域的尺寸制备介质箱体，根据介质箱体开口处的几何特征制作橡胶匹配层，其中介质箱体为正棱柱状，由轻质复合材料制备，介质箱体底部开有架设槽；架设槽内设有压力传感器，用于记录外部载荷传递压力大小；橡胶匹配层安装在介质箱体顶部，橡胶匹配层内侧设置有连接铁片，橡胶匹配层、介质箱体和连接铁片通过紧固螺栓固定；橡胶匹配层的上边缘与所述试验目标区域的几何特征匹配，橡胶匹配层的下边缘通过胶水与介质箱体和连接铁片粘接密封；

S4、选定一种介质，根据盾构管片在实际工况的埋设深度计算得到选定的介质对盾构管片外表面的标准压力值F_i；

S5、向所述介质箱体中填充选定介质并通过叉车插入架设槽内带动介质箱体顶升移动至试验目标区域下方，即试验区域，记录此时介质箱体底部压力传感器初始示数F₀；其中介质在填入介质箱体的过程中不进行震荡摇匀与压实操作，保持介质自然堆积并填满介质箱体至橡胶匹配层上边缘处不溢出，保证初始状态下介质颗粒间无外部施加预应力，通过介质箱体架设槽内压力传感器读取自然状态下初始压力值；

S6、继续通过操作叉车顶升，使得介质箱体顶部的橡胶匹配层与试验目标区域抵触并挤压，挤压导致压力传感器示数增加，示数增加至标准压力值F_i时，达到实际工况条件，停止顶升，得到注浆缺陷模型。

2.如权利要求1所述的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，所述盾构管片居中设置。

3.如权利要求2所述的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，两个支架固定后，在两个底板基座相邻的侧边之间寻找中心点，在中心点上安装垂直地面的伸缩柱，所述伸缩柱的最小长度小于500mm，在盾构管片外表面做宽度方向的中心线，盾构管片装载时，中心线位于伸缩柱的延伸方向上。

4.如权利要求1所述的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，所述支撑柱包括下部舱体和上部顶升体，所述上部顶升体嵌设在下部舱体内并能够导向升降移动，所述上部顶升体底部为实体、顶部为凹槽，所述上部顶升体底部与下部舱体内底部之间设置有顶升装置，顶升装置通过多孔液压连接阀与液压泵连接。

5.如权利要求4所述的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，当叉车顶升至最高状态，但挤压状态压力值F小于压力值F_i时，操作液压泵对顶升装置减压下降，盾构管片下降提高挤压状态压力值F直至大于等于压力值F_i。

6.如权利要求1所述的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，当叉车顶升至最高状态，但挤压状态压力值F小于压力值F_i时，在叉车底部安装顶升器，通过顶升器顶升叉车提高挤压力。

7.如权利要求1所述的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，橡胶匹配层顶部与介质箱体顶部之间的最小距离至少10mm。

8.如权利要求1所述的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，其特征在于，所述试验区域在地面的投影区域不超过橡胶匹配层顶部在地面的投影区域，且所述橡胶匹配层宽度大于盾构管片宽度，橡胶匹配层与盾构管片侧边之间形成空出间隙，在S6制备过程中，挤压溢出的介质通过空出间隙排出。