[实用新型]模拟盾构近接地下结构物微扰动施工的模型试验装置

说明书

本实用新型涉及一种模拟盾构近接地下结构物微扰动施工的模型试验装置，土箱模块包括土箱本体，土箱本体中装有土体，桩基模块和隧道模块埋设在土体内，盾构掘进模块对土体进行切削，推进控制模块用于推进盾构掘进模块；注浆控制模块和渣土改良模块用于注入浆液和渣土改良剂，地下水位控制模块用于调节土箱本体内的地下水位高度，地压加载模块用于调节土体的压力；数据采集模块包括数据采集终端和传感器单元。与现有技术相比，本实用新型设置了多个模块，能模拟复杂多样的地层条件，而且可以考虑不同的盾构参数、推进参数、注浆参数和渣土参数对地下结构的施工扰动影响，得到的数据更接近真实施工的数据，准确度更高。

技术领域

本实用新型涉及地下隧道盾构法施工领域，尤其是涉及一种模拟盾构近接地下结构物微扰动施工的模型试验装置。

背景技术

随着我国城市公共交通的快速发展，城市轨道交通越来越多地穿越桩基、隧道等既有地下结构，在隧道开挖过程中不可避免地会引起周围土体的变形，进而诱发既有地下结构的变形，当这种变形达到一定限度后，将会影响其安全和正常使用，比如桩身应力集中引发局部破坏、隧道附加内力过大造成管片开裂失稳等。因此，评估盾构开挖对相邻桩基、隧道的施工影响并进行超前控制，是保证盾构施工安全的核心问题。

国内外学者现阶段对盾构穿越相邻桩基、隧道的研究方法主要是理论分析法、数值模拟法和现场监测法。理论分析法基于弹性理论，对模型进行一系列假设，但是得到的数值解和现场实际情况差距较大；数值模拟法一般借助商业有限元或者有限差分软件，但是由于土体参数选取困难，计算精度难以保证等问题，模拟预测结果有较大误差；现场监测法则受限于仪器设备，且需要花费较大的人力物力，受环境干扰影响大。相比于上述方法，模型试验能模拟真实的土体情况，且操作相对简单，因此通过模型试验研究盾构开挖对隧道、桩基等既有地下结构的影响具有一定的优势。

公开号为CN109883840A的中国实用新型专利公开了一种双线盾构隧道下穿施工引起的地下管线变形试验系统，盾构掘进装置模拟双线盾构隧道施工，并利用监测系统实时监测试验过程中的管线变形沉降情况，进而优化双线盾构隧道的设计与施工参数。但是，在实际施工时，土体的情况是复杂多样的，该专利可模拟的地层条件有限，得到的结果不能作为施工的准确依据。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模拟盾构近接地下结构物微扰动施工的模型试验装置，设置了土箱模块、桩基模块、隧道模块、盾构掘进模块、推进控制模块、注浆控制模块、渣土改良模块、地下水位控制模块、地压加载模块、数据采集模块，能模拟复杂多样的地层条件，而且可以考虑不同的盾构参数、推进参数、注浆参数和渣土参数对地下结构的施工扰动影响，得到的数据更接近真实施工的数据，准确度更高。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟盾构近接地下结构物微扰动施工的模型试验装置，包括土箱模块、桩基模块、隧道模块、盾构掘进模块、推进控制模块、注浆控制模块、渣土改良模块、地下水位控制模块、地压加载模块、数据采集模块、外接电源和控制器，所述控制器与盾构掘进模块、推进控制模块、注浆控制模块、渣土改良模块、地下水位控制模块和地压加载模块通信连接，所述外接电源为盾构掘进模块、推进控制模块、注浆控制模块、渣土改良模块、地下水位控制模块、地压加载模块、数据采集模块和控制器提供电能；

所述土箱模块包括土箱本体，土箱本体中装有土体，桩基模块和隧道模块埋设在土体内，土箱本体上设有开挖孔，盾构掘进模块通过开挖孔伸入土箱本体内并对土体进行切削，所述推进控制模块用于带动盾构掘进模块靠近或远离土箱本体；

所述注浆控制模块用于向盾构掘进模块与土体之间的间隙注入浆液，所述渣土改良模块用于向盾构掘进模块注入渣土改良剂，所述地下水位控制模块用于调节土箱本体内的地下水位高度，所述地压加载模块设置在土箱本体的内壁，用于调节土体的压力；