[发明专利]土压平衡式盾构下穿复合地基的相似模型试验系统

说明书

本发明为一种土压平衡式盾构下穿复合地基的相似模型试验系统，其克服了现有技术中存在的盾构模型试验装置均设计较为复杂、成本高昂、操作极为不便的问题，本发明结构简单，成本较低，实验操作简单可行。实验操作简单可行。本发明包括土压平衡式盾构推进系统和复合地基模型箱测试系统，土压平衡式盾构推进系统包括试验台，试验台上设置有上滑动板和下滑动板，减速电机和管片固定于上滑动板上，减速电机与刀盘通过传力杆连接，电动伸缩杆装置、支架固定于下滑动板上，减速电机设置于电动伸缩杆装置一侧，复合地基模型箱测试系统包括模型箱箱体，模型箱箱体顶部设置有横梁，横梁上固定有百分表，模型箱箱体内由上到下依次设置有测量杆和实验材料层。

技术领域：

本发明属于岩土相似模型试验技术领域，涉及一种土压平衡式盾构下穿复合地基的相似模型试验系统。

背景技术：

随着我国经济的飞速发展，我国高铁已经由“四纵四横”进入“八纵八横”时代，高铁路基处理作为高铁建设中关键环节，复合地基在京津城际铁路、武广客运专线、京沪高铁、沪宁城际铁路、郑西高铁等软土路基处理中得到了广泛采用。我国目前已经有42个城市开通了地铁，总里程达到了5376.89km，而随着城市地铁的建设，难免会产生盾构下穿高铁复合地基的情况，如北京地铁14号线下穿京津城际铁路复合地基等，同时复合地基也在高层建筑中也得到了广泛采用，可以预见会产生更多这种工程，盾构下穿复合地基这种工况势必不可避免。

盾构在软土复合地基施工过程中需要控制的参数极多，而如果施工参数控制不当会产生严重后果，如高铁道床变形较大导致无法正常通行，高层建筑地基沉降过大造成建筑开裂。因此，有必要对盾构在复合地基中施工进行相关研究。

现行规范中提到的变形控制均考虑的是复合地基的长期变形，而对于盾构下穿这种特殊工况没有相关规定，而软土复合地基地层敏感性较高，盾构施工参数仅靠经验与规范控制明显不够的，因此需要一种试验手段来提供一些参考，目前已有的盾构模型试验装置均设计较为复杂，装置非常多且成本高昂，实际操作起来极为不便，因此需要对已有的盾构试验装置以及模型试验系统进行改进。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种土压平衡式盾构下穿复合地基的相似模型试验系统，其克服了现有技术中存在的盾构模型试验装置均设计较为复杂、成本高昂、操作极为不便的问题，本发明结构简单，成本较低，实验操作简单可行。实验操作简单可行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种土压平衡式盾构下穿复合地基的相似模型试验系统，其特征在于：包括土压平衡式盾构推进系统和复合地基模型箱测试系统，土压平衡式盾构推进系统包括试验台，试验台上设置有上滑动板和下滑动板，减速电机和管片固定于上滑动板上，减速电机与刀盘通过传力杆连接，电动伸缩杆装置、支架固定于下滑动板上，减速电机设置于电动伸缩杆装置一侧，复合地基模型箱测试系统包括模型箱箱体，模型箱箱体顶部设置有横梁，横梁上固定有百分表，模型箱箱体内由上到下依次设置有测量杆和实验材料层。

电动伸缩杆装置包括电机马达，电机马达的转动通过齿轮间带动轴承，推动螺纹丝杆使得伸缩杆实现伸缩运动。

实验材料层包括由上到下依次设置的褥垫层、微型群桩和土体相似材料。

刀盘采用焊接刀片组成。

传力杆采用螺栓将刀盘与减速电机串联。

电动伸缩杆装置的伸缩行程、推力、伸缩速度可调节。

减速电机可正反转，转速范围为10～500转，转速通过刹车装置直接调节。

管片、土体相似材料、微型群桩、褥垫层采用相似变换进行模量等参数的调节，管片为聚乙烯塑料管或者钢管，土体相似材料采用石膏、石英砂、膨润土材料配出，微型群桩采用水泥与土配土，褥垫层为细砂。

百分表分别在土体与复合地基表面布置，设置7个或9个。