[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

说明书

本发明公开了一种用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，该方法将盾构管片倒转卧式架设于支架上并划定试验目标区域，根据所述试验目标区域及介质箱体开口几何特征制作橡胶匹配层，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介质对盾构管片外表面的压力值，向介质箱体中填充选定介质并通过外部载荷顶升移动至试验区域，记录此时介质箱体底部压力传感器初始示数，继续通过外部载荷顶升挤压使压力示数增加至压力值从而达到实际工况条件；本发明极大的简化了缺陷模型的制备过程，与实际工况保持了很好的一致性，该方法所制备模型可适应性高，可模拟不同条件工况，后续研究手段与方法灵活，具有良好的学术研究应用前景。

技术领域

本发明涉及隧道工程构件检测探究领域，具体涉及一种用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法。

背景技术

随着经济社会的不断发展，人们出行需求总量不断增加，而地下及隧道管道交通系统因其对空间的良好利用极大的提升了运输效率和总量。在隧道建设方面，隧道多采取盾构法建造，它具备施工便捷、造价经济、对地影响较小等优点。这其中盾构管片是盾构施工的重要工件，由于管片主要承担抵抗土层压力、地下水压等，因此盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全。

隧道盾构管片与周围介质密贴，对隧道结构的稳定至关重要，其中隧道空洞是一种严重的病害。由于围岩内砂土的流动以及地下水分布的不均匀问题，空洞内会被泥水混合物填充。对于盾构管片质量的工程评估主要是通过经验预估、FEM仿真、现场试验等方法，但是针对各类不同的复杂工况，经验预估、FEM仿真无法与实际情况达到高度匹配，而现场试验又因操作繁琐、过程不便等因素导致研究对象和深度有限；因此许多学者提出了模型试验法，通过探明管片壁后病害的位置大小形状和性质，建立精确的病害结构模型，简化工况同时又尽可能还原实际工程的模型针对盾构管片进行更深层次研究与剖析，是病害危害程度评价和安全综合评估的重要部分，为隧道修复和加固措施提供理论和实验依据从而形成一套行之有效的模型试验方案。

现阶段研究盾构管片壁后注浆缺陷的模型试验，多通过将管片模型放置在支架上，在管片上方堆叠泥土、沙模拟隧道周围的土层沉降，但在实际试验过程中，为了模拟不同压力情况下的缺陷，需将泥土或沙堆高，试验安全无法保障且更换不便。在模拟泥水混合物缺陷时，多将底部开放的箱体放置在管片上方并向其中加入泥水混合物，但实际检测中箱体无法完整贴合管片曲率，渗漏情况明显，影响试验工作。此外，试验人员需在管片下方作业，空间狭小，费时费力。

因此为了更好更便利地进行模型试验，提高数据可靠性，更加简易的用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型就变得非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，旨在解决针对盾构管片现场勘察分析、试验测试操作繁琐的问题，该模型制作方法极大的简化了模型的制备过程，与实际工况保持了很好的一致性，该方法所制备模型可适应性高，可模拟不同条件工况，后续研究手段与方法灵活。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于模拟盾构管片壁后注浆缺陷的模型制作方法，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，防止后续操作过程中系统发生倾倒或歪斜；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，保证盾构管片与支架良好接触，提升支撑稳定性；

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；