[发明专利]一种模拟盾构隧道施工过程管片上浮模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟盾构隧道施工过程管片上浮模型试验装置，其特征是，包括模型试验箱，模型试验箱四周均与围压加载系统连接，用于模拟不同地应力组合的情况；

模型试验箱内设置注浆模拟系统，注浆模拟系统包括管片模型，管片模型和隧道模型连接，且管片模型和隧道模型之间设置滑轮以模拟管片受力后上浮的运动状态；

所述管片模型外周包覆橡皮囊，用以模拟管片周围土体因卸荷引起的回缩现象和管片刚脱出盾尾时四周无支撑的状态；

所述橡皮囊一侧与排气管连接，另一侧与注浆管连接；

所述管片模型外侧沿周向安置多个柔性应力计，多个柔性应力计间隔且均匀布设，每一柔性应力计均与传输光纤连接。

2.如权利要求1所述的管片上浮模型试验装置，其特征是，所述管片模型内放置重物，以模拟未开挖时受到的应力状态。

3.如权利要求1所述的管片上浮模型试验装置，其特征是，所述橡皮囊的外围设置网状结构，以对橡皮囊进行约束。

4.如权利要求1所述的管片上浮模型试验装置，其特征是，所述管片模型设置于模型试验箱的中部，管片模型和隧道模型周边埋设土体，隧道模型由与管片模型连接处向模型试验箱侧部延伸。

5.如权利要求1或4所述的管片上浮模型试验装置，其特征是，所述隧道模型和管片模型均为圆筒形部件，隧道模型和管片模型均水平设置。

6.如权利要求1所述的管片上浮模型试验装置，其特征是，所述模型试验箱四周设不透水面板，模型试验箱内底部设置不透水垫层。

7.如权利要求1所述的管片上浮模型试验装置，其特征是，所述模型试验箱和围压加载系统之间设置承压面板，通过围压加载系统向承压面板施加压应力进而传递给模型试验箱以模拟地应力。

8.采用如权利要求1-7任一项所述的管片上浮模型试验装置的试验方法，其特征是，包括以下步骤：

向模型试验箱内填筑设定高度的土体；

在管片模型内放置重物，向橡皮囊内充入气体后将管片模型和隧道模型放置于模型试验箱内，填土至设定埋深，填土后等待设定时间，以模拟土体的自重平衡过程；

取出管片模型内重物，以模拟因土体开挖而引起的土体卸荷过程；

向橡皮囊内注浆，采集管片模型周围的应力状态，得到管片模型受到的浮力，持续采集管片模型受到的浮力，得到管片模型在不同龄期时的浮力变化。