一种隧道蠕变模型试验装置及试验方法.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CN108918287A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201811095707.X(22)申请日2018.09.19(71)申请人西安建筑科技大学地址710055陕西省西安市碑林区雁塔路13号(72)发明人邵珠山吴奎(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人姚咏华(51)Int.Cl.G01N3/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种隧道蠕变模型试验装置及试验方法(57)摘要本发明公开了一种隧道蠕变模型试验装置及试验方法，包括预留有若干个孔道的钢筋混凝土环和设在钢筋混凝土环内的两片环形钢板，在环形钢板之间上下装有若干片交错对接的弧形钢板和环形的支护结构，构成环形空间，在环形空间中填充有岩土相似材料；在孔道和弧形钢板之间定位有若干个液压千斤顶；在支护结构上分布有位移测量点、土压力计和应变片；通过控制系统控制若干个液压千斤顶对弧形钢板施加压力，测出支护结构所受压力以及其应变和位移，得到岩土相似材料的蠕变对隧道支护结构的影响。本发明能够有效模拟岩土材料的蠕变对隧道支护结构造成的影响，能够模拟实际隧道的不同受力情况。CN108918287ACN108918287A权利要求书1/1页1.一种隧道蠕变模型试验装置，其特征在于，包括预留有若干个孔道(2)的钢筋混凝土环(1)和设在钢筋混凝土环(1)内的两片环形钢板(3)，在所述环形钢板(3)之间上下装有若干片交错对接的弧形钢板(5)和环形的支护结构(10)，构成环形空间，在所述环形空间中填充有岩土相似材料；在所述孔道(2)和弧形钢板(5)之间定位有若干个液压千斤顶(4)；在所述支护结构(10)上环向分布有连接到控制系统的位移测量点(12)、土压力计(8)和应变片(11)；通过控制系统控制若干个液压千斤顶(4)对弧形钢板(5)施加压力，测出支护结构(10)所受压力以及其应变和位移，得到岩土相似材料的蠕变对隧道支护结构的影响。2.根据权利要求1所述的一种隧道蠕变模型试验装置，其特征在于，在所述两片环形钢板(3)上分别对称环向间隔分布有贯通其钢板侧壁的多对螺栓，各片弧形钢板(5)两端被每对螺栓夹持，并延伸出一段长度。3.根据权利要求2所述的一种隧道蠕变模型试验装置，其特征在于，每对螺栓设在所述两片环形钢板(3)的滑动槽(9)中，各片弧形钢板(5)与滑动槽(9)相互垂直。4.根据权利要求1所述的一种隧道蠕变模型试验装置，其特征在于，若干片弧形钢板(5)通过其两侧的环形钢板(3)对接构成环绕岩土相似材料的施力板；所述弧形钢板(5)与所述液压千斤顶(4)紧密接触。5.根据权利要求1所述的一种隧道蠕变模型试验装置，其特征在于，所述位移测量点(12)环向分布在支护结构(10)内侧。6.根据权利要求1所述的一种隧道蠕变模型试验装置，其特征在于，所述土压力计(8)设在位移测量点(12)外侧。7.根据权利要求1所述的一种隧道蠕变模型试验装置，其特征在于，所述应变片(11)贴在所述支护结构(10)内环壁上。8.一种权利要求1-7任一项所述的隧道蠕变模型试验方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：向弧形钢板与环形钢板间填充岩土相似材料；步骤二：在填充有岩土相似材料的弧形钢板与环形钢板间布设位移测量点，并埋设土压力计和贴应变片，并安装支护结构；支护结构与环形钢板的内部轮廓线留有足够变形富余量；步骤三：启动液压千斤顶，向弧形钢板传递压力，环形钢板再向岩土相似材料传递均匀压力，模拟地应力；液压千斤顶施加压力达到设定数值后，用螺栓固定好环形钢板，防止滑动；步骤四：位移测量仪器量读取土压力计和应变片的初始数据；以环形钢板中心点为参考点，测出位移测量点到参考点的初始距离；步骤五：每隔一段时间，读取土压力计和应变片的数据，以及位移测量点到参考点的距离，得到岩土材料的蠕变对隧道支护结构的影响。2CN108918287A说明书1/3页一种隧道蠕变模型试验装置及试验方法技术领域[0001]本发明属于岩土工程试验领域，具体涉及一种隧道蠕变模型试验装置及试验方法。背景技术[0002]随着我国交通事业的不断发展，越来越多的隧道投入建设或使用。岩土材料通常都具有蠕变特性。在岩土介质中开挖隧道，由于岩土材料的蠕变特性，隧道的变形以及作用在隧道支护结构上的压力可能会持续增加几个月或者几十年，才能达到稳定，并且极难预测，严重危机隧道运营安全。根据某些岩土介质蠕变特性明显的隧道的变形监测资料显示，形变压力也可能成为隧道支护压力的主要显现形式。因此，研究由于岩土材料的蠕变对隧道支护结构造成的影响显得十分必要。[0003]目前，国内外已对岩土材料的蠕变行为进行了深入的研究，各种研究岩土材料蠕变性质的实验装