[实用新型]一种盾构隧道车致沉降模型试验装置

说明书

本实用新型公开了一种盾构隧道车致沉降模型试验装置，包括防水模型槽和模型隧道，所述防水模型槽的腔体内从下至上依次填充有碎石层和样本土体，所述模型隧道水平埋设于所述样本土体内，所述模型隧道内部中心处安装有激振装置，所述模型隧道顶部与底部中心处各设置有压力监测装置，所述模型隧道周围等间距布设有孔隙水压力计，所述样本土体表面和所述模型隧道顶部分别安装有地表沉降监测标和隧道沉降监测标，所述防水模型槽外设有地下水位监测装置。本实用新型的优点是：采用本装置可方便地模拟地铁列车振动影响下隧道的沉降、隧道顶部与底部土压力变形、隧道周围的水压力变化，从而研究振动荷载大小与频率、振动时间、地层土体物理力学性能、地下水位变化等因素对隧道车致沉降影响。

技术领域

本实用新型涉及隧道沉降监测的技术领域，尤其是一种盾构隧道车致沉降模型试验装置。

背景技术

地铁在实际运营中，由于列车振动，隧道渗漏水及人为在地表从事一系列的工程活动等因素，会不可避免的影响隧道附近的水土压力，易引起隧道发生不均匀沉降，并导致轨道线路的不平顺，继而引发列车剧烈振动，产生恶性循环。对于轨道交通而言，轨道线路的不平顺往往会严重影响列车的运行安全，因此，有必要对盾构隧道沉降机理与预测方法开展研究。

在现有关于盾构隧道沉降研究中，大部分学者选择建立二维有限元模型，进行数值模拟试验研究，而实际情况结果往往与数值模拟结果有所出入，大多数有限元模型往往存在各自适用的特定工况，无法做到普遍适用，且现阶段大部分有限元分析软件属于商用软件，非建筑工程类专用分析软件，许多专业模块组无法实现；现阶段关于盾构隧道沉降实体模拟研究，大部分室内模型试验为离心模型试验，离心模型试验一般根据需求制作缩尺模型，且在保证模型与原型参数特性一致的情况进行试验模拟，但是离心模型试验参数监测困难，对监测传感器的要求精度高，且离心模型试验技术难度较大，成本较高；一些非离心模型试验的室内模型试验无法做到实时地下水位监测，欠考虑地下水位变化对隧道沉降的实时影响；一些学者通过现场监测和经验法对盾构隧道沉降进行研究，现场监测虽然最接近实际变化情况，但现场监测耗时周期长，监测数据量繁杂，需要实际大型监测仪器，对单研究车致沉降机理而言，方式可行但实际应用并不广泛。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种盾构隧道车致沉降模型试验装置，通过设置模型隧道，并对模型隧道的各项沉降参数进行监测，有利于研究隧道沉降的规律。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种盾构隧道车致沉降模型试验装置，其特征在于：包括防水模型槽和模型隧道，所述防水模型槽的腔体内从下至上依次填充有碎石层和样本土体，所述模型隧道水平埋设于所述样本土体内，所述模型隧道内部中心处安装有激振装置，所述模型隧道顶部与底部中心处各设置有压力监测装置，所述模型隧道周围等间距布设有孔隙水压力计，所述样本土体表面和所述模型隧道顶部分别安装有地表沉降监测标和隧道沉降监测标，所述防水模型槽外设有地下水位监测装置。

所述地下水位监测装置包括球阀开关、液位管及三通管，所述三通管的其一管口穿过所述防水模型槽设于所述碎石层内、其二管口上安装有所述球阀开关、其三管口同所述液位管连接。

所述三通管中设于所述碎石层内的管口上设置有防堵塞透水网。

所述隧道沉降监测标通过套管安装在所述模型隧道的顶部，所述套管底端同所述模型隧道的顶部连接、顶端延伸至所述样本土体表面外。

所述样本土体与所述碎石层间铺设有滤水纱布层。

所述压力监测装置为水囊压力计。

本实用新型的优点是：

1、可以同时获得隧道沉降、地表沉降、隧道上部土体沉降压缩量、隧道周围土压力、隧道周围土体的孔隙水压力等多类数据；

2、相较于二维有限元模型，无需数值考虑装置各主体间的实际相互影响与变化规律，试验结果更为贴近实际；