[发明专利]一种盾构隧道抗液化振动台模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，包括：

模型箱，所述模型箱设置在振动台上，并且，所述模型箱内设置有盾构隧道-地基模型；所述盾构隧道-地基模型包括液化土地基模型以及埋置于其内的盾构隧道结构模型；

储气系统，所述储气系统包括氮气瓶；所述氮气瓶设置在所述振动台与所述模型箱的外部；

输气系统，所述输气系统包括橡胶软管与铝制注气管；所述铝制注气管埋置于所述液化土地基模型内，并且，所述铝制注气管的一端通过所述橡胶软管与所述氮气瓶相连；

测量系统，所述测量系统包括孔隙水压力计、土压力传感器、加速度传感器与数据采集仪；所述孔隙水压力计、土压力传感器、加速度传感器均埋置于所述液化土地基模型内，并分别通过数据线与所述数据采集仪相连；所述数据采集仪设置在所述振动台与所述模型箱的外部。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述模型箱为顶部开口的长方体结构，所述顶部开口的长方体结构采用钢板制作而成。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述顶部开口的长方体结构的各钢板内壁分别铺设有一层聚乙烯泡沫板，所述聚乙烯泡沫板的内壁再铺设有一层防水布。

4.根据权利要求1所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述模型箱的底部设有锚固孔；所述模型箱通过所述锚固孔与螺栓的配合与所述振动台固定连接。

5.根据权利要求1所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述模型箱中的液化土地基模型材料由液化砂土构成，盾构隧道结构模型材料由微粒混凝土构成。

6.根据权利要求1所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述输气系统中的橡胶软管进气端分别设置有标气减压器、氮气流量计、计时器；其中，所述橡胶软管的进气口与所述氮气流量计出气嘴相连接，所述氮气流量计的进气口与所述标气减压器出气嘴相连接，所述标气减压器进气口与所述氮气瓶的阀门相连接；同时，所述橡胶软管的另一端延伸进所述模型箱中的液化土地基模型内，并与埋置在所述液化土地基模型内的铝制注气管进气端口相连接。

7.根据权利要求1所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述铝制注气管沿所述盾构隧道结构模型的轴线方向布置在所述盾构隧道结构模型周围的液化土地基模型中。

8.根据权利要求1所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述铝制注气管设置有若干根；每根所述铝制注气管的一端均与一根橡胶软管出气端口连接，所述铝制注气管的另一端通过环氧树脂合成胶进行封堵。

9.根据权利要求1所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置，其特征在于，所述铝制注气管的管身沿其纵向等间隔布置有一排注气孔，并且，每排注气孔具体设置为四个，四个所述注气孔沿所述注气管横截面圆周均匀布置；此外，所述铝制注气管的外周还分别包裹有一层过滤纱布。

10.一种基于权利要求1-9任一所述的盾构隧道抗液化振动台模型试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在模型箱内铺设防水布与边界材料聚乙烯泡沫板，并在模型箱内分层铺设液化土地基模型材料；在液化土地基模型材料铺设过程中，在设定位置埋设测量系统中各监测元件，在设定位置埋设输气系统铝制注气管与橡胶软管；在设定位置埋设盾构隧道结构模型；液化土地基模型材料铺设完成后，向模型箱内注水直至地基模型饱和；

S2、分别布置好氮气瓶和标气减压器、氮气流量计，并将输气系统的橡胶软管进气端与氮气流量计出气嘴紧密连接；然后关闭标气减压器阀门，再打开氮气瓶阀门，其后缓慢开启并调节标气减压器出气压力，直到氮气流量计上显示有气体开始通过橡胶软管缓慢注入模型地基时停止调节；同时，计时器开始计时，达到设定时间后停止注气；所有注气橡胶软管管路均按上述操作进行注气过程；

S3、待步骤S2中所述的注气过程完成后，在模型地基表面观察到有一层高出地表的水层，表示降饱和过程完成，则进行后续的盾构隧道模型抗液化振动台试验。