一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置及其使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111445777A(43)申请公布日2020.07.24(21)申请号202010267292.0(22)申请日2020.04.08(71)申请人安徽建筑大学地址230000安徽省合肥市经济技术开发区紫云路292号(72)发明人王凤云蔡毅(74)专利代理机构合肥中谷知识产权代理事务所(普通合伙)34146代理人洪玲(51)Int.Cl.G09B25/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置及其使用方法(57)摘要本发明涉及一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置及其使用方法。该非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，包括断面轮廓机构，所述断面轮廓机构包括仰拱、边墙与拱部，所述仰拱位于底部，所述边墙位于拱部与仰拱之间，所述仰拱、边墙与拱部围绕组成中部贯通的孔状结构，所述仰拱、边墙与拱部构成孔状结构的孔壁，所述孔壁与模型箱内的填充材料紧密贴合；所述边墙的数量为两组，所述仰拱位于两组边墙的上方；该非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，结构简单，使用方便，使得隧道模型试验的准确性得到了明显提高，且较大程度的模拟了实际隧道的卸载情况，便于研究界推广使用。CN111445777ACN111445777A权利要求书1/1页1.一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，其特征在于，包括断面轮廓机构，所述断面轮廓机构包括仰拱(1)、边墙(3)与拱部(4)，所述仰拱(1)位于底部，所述边墙(3)位于拱部(4)与仰拱(1)之间，所述仰拱(1)、边墙(3)与拱部(4)围绕组成中部贯通的孔状结构，所述仰拱(1)、边墙(3)与拱部(4)构成孔状结构的孔壁，所述孔壁与模型箱内的填充材料紧密贴合。2.根据权利要求1所述的一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，其特征在于：所述边墙(3)的数量为两组，所述仰拱(1)位于两组边墙(3)的上方。3.根据权利要求1或2所述的一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，其特征在于：所述仰拱(1)、边墙(3)与拱部(4)均由若干组金属片延伸搭接而成。4.根据权利要求3所述的一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，其特征在于：所述开挖装置还包括支撑机构，所述支撑机构设置于所述孔状结构的内部。5.根据权利要求4所述的一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，其特征在于：所述支撑机构与单个边墙(3)以及拱部(4)之间均设置有两处支撑处。6.根据权利要求5所述的一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，其特征在于：所述支撑机构包括阶梯式行架结构的支撑架(2)。7.根据权利要求6所述的一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置的使用方法，其特征在于：包括以下方法：S1：在模型箱内的填充材料至设定高度后，安置仰拱，并以此按照掘进的方向安置仰拱；S2：安装支撑机构以及边墙，再搭接拱部，并以此安装掘进的方向搭接边墙与拱部；S3：分层铺设填充材料至指定高度并压实；S4：模拟开挖时，按照设定速度抽出支撑机构，完成模拟隧道的开挖过程。8.根据权利要求7所述的一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置的使用方法，其特征在于：S1：填充材料与仰拱底部紧密贴合而无缝隙。2CN111445777A说明书1/3页一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置及其使用方法技术领域[0001]本发明属于隧道勘探技术领域，具体涉及一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置及其使用方法。背景技术[0002]近年来，随着我国国民经济发展，基础设施逐步完善，隧道工程作为高铁和城市地铁项目重要的组成部分，对于我国交通事业的发展具有重要的意义。由于隧道工程大多处于力学条件复杂的地下环境中，开挖过程中围岩所受的地应力逐步释放，易发生围岩变形过大而坍塌，造成人员伤亡和经济损失。由于隧道模型试验能够模拟不同隧道开挖过程中围岩变形和应力变化规律，因此，隧道模型试验是一种研究隧道开挖稳定性的重要手段之一。但是，由于工程中隧道断面形状大多采用非圆形断面，隧道模型试验中非圆形断面的开挖很难精准地控制，若采用手工开挖，模型试验中边界和开挖扰动对测得数据影响较大，因此设计了一种通过逐步解除隧道(模拟)的装置，用来模拟隧道开挖过程。发明内容[0003]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置。[0004]本发明通过以下技术方案来实现上述目的：[0005]一种非圆形隧道模型试验掘进逐步开挖装置，包括断面轮廓机构，所述断面轮廓机构包括仰拱、边墙与拱部，所述仰拱位于底部，所述边墙位于拱部与仰拱之间，所述仰拱、边墙与拱部围绕组成中部贯通的孔状结构，所述仰拱、边墙与拱部构成孔状结构的孔壁，所述孔壁与模型箱内的填充材料紧密贴合。[00