隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台及实验方法.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CN106248480A(43)申请公布日2016.12.21(21)申请号201610537559.7(22)申请日2016.07.08(71)申请人长安大学地址710064陕西省西安市雁塔区二环南路中段126号(72)发明人来弘鹏崔达康佐刘苗杨万精王军琪赖金星(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216代理人王芳(51)Int.Cl.G01N3/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台及实验方法(57)摘要本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台及实验方法。该模拟平台包括实验台，实验台上表面设置有固定铰接支架，固定铰接支架上端设置拱形衬砌模型钢架，拱形衬砌模型钢架的两端与实验台之间设置有蜗轮杆加载装置，所述的蜗轮杆加载装置上安装有拉力测试计和位移计。本发明采用弧形工件模拟隧道衬砌受力特点，改变拉力的方向与力矩，将横向张力改变为弧形衬砌张力，更符合隧道结构的受力特点，保证平台加载的准确性。CN106248480ACN106248480A权利要求书1/2页1.一种隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台，包括试验台，其特征在于，还包括位移计、两个独立的弧形钢槽(2)以及安装在所述试验台(8)上的铰支座(7)，所述弧形钢槽(2)的横截面为矩形；两个所述弧形钢槽(2)一端的下表面均与铰支座(7)连接且两个弧形钢槽(2)共同构成一个弧形工件；两个所述弧形钢槽(2)的另一端均通过支撑杆连接试验台且支撑杆与弧形钢槽(2)之间铰接；两个所述弧形钢槽(2)的另一端下方均设置有力加载装置(4)，弧形钢槽(2)与其对应的力加载装置(4)之间设置有拉力测力计(3)；两个所述弧形钢槽(2)靠近铰支座(7)的一端均设置有试件固定装置(5)；位移计安装在试件上。2.如权利要求1所述的隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台，其特征在于，两个所述弧形钢槽(2)上靠近对应的力加载装置(4)的一端连接有弹簧(1)，且弹簧(1)拉力方向与所述力加载装置(4)的加载力的方向相反；在非工作状态下，弹簧(1)处于自然状态。3.如权利要求1所述的隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台，其特征在于，还包括安装在试验台上的试件拆卸装置(9)，所述的试件拆卸装置(9)包括由两个矩形板连接而成的T形架、脚踏板(14)和两个柱形支撑杆(15)；所述脚踏板(14)水平穿过T形架中的竖直矩形板(16)且与该竖直矩形板铰接，两个柱形支撑架(15)一端与脚踏板铰接，另一端竖直穿过T形架中水平矩形板(13)，其上端依次穿过实验台和弧形钢槽(2)底面上设置的通孔；T形架中水平矩形板(13)与实验台(8)连接。4.如权利要求1所述的隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台，其特征在于，所述的铰支座包括转轴(12)、支撑架(10)和两个分支座(11)，转轴(12)通过支撑架(10)固定在试验台上，两个分支座(11)均安装在转轴(12)上且分支座(11)能够相对于转轴(12)转动，每个分支座(11)与对应的弧形钢槽(2)一端的下表面固连。5.如权利要求1所述的隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台，其特征在于，所述的固定装置是指在弧形钢槽(2)的侧面上设置有螺纹孔(5)，试件(6)通过固定螺栓固定在弧形刚槽(2)中。6.一种隧道衬砌结构裂缝的诊断实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：准备不同规格裂缝的试件；步骤2：安装试件，持续加载，模拟裂缝试件受力持续开裂，实时记录不同受力情况下开裂程度、裂缝的位移和加载力的大小；步骤3：更换不同规格的裂缝试件，实施步骤1和步骤2；步骤4：根据步骤1、步骤2和步骤3所得的数据，总结不同规格的裂缝试件在持续受力过程中，在不同加载力的情况下，其裂缝开裂时间、裂缝的尺寸和加载力的大小之间的关系。7.如权利要求6所述的隧道衬砌结构裂缝的诊断实验方法，其特征在于，所述步骤1中，所述不同规格裂缝的试件的裂缝大小分别为0.5㎜、1㎜、2㎜、5㎜、10㎜、20㎜。8.一种隧道衬砌结构裂缝的处治实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：依次选择多种裂缝规格的试件；将试件安装到试验台上；步骤2：调配修补材料；步骤3：模拟衬砌裂缝在不同渗水量情况下处治实验，具体步骤为：调试渗水量，每种渗水量情况下，将修补材料注入裂缝，待其初凝，加载拉力，分别记录不同渗水状态下修补材料的初凝时间、裂缝位移、加载力的读数；步骤4：模拟衬砌裂缝持续受力开裂情况下处治实验，具体步骤为：实施步骤1和步骤22CN106248480A权利要求书2/2页后，将修补材料注入裂缝，待初凝，持续加载拉力，待试件开裂，实时记录初凝时间、加载的拉力和裂缝位移；步骤5：模拟衬