CN111965031A - 隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法 - Google Patents

隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111965031A
CN111965031A CN202010994622.6A CN202010994622A CN111965031A CN 111965031 A CN111965031 A CN 111965031A CN 202010994622 A CN202010994622 A CN 202010994622A CN 111965031 A CN111965031 A CN 111965031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tunnel
lining
model
surrounding rock
side plates
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010994622.6A
Other languages
English (en)
Inventor
雷鸣
易驹
常锦
张锐
匡希龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University
Original Assignee
Changsha University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University filed Critical Changsha University
Priority to CN202010994622.6A priority Critical patent/CN111965031A/zh
Publication of CN111965031A publication Critical patent/CN111965031A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0032—Generation of the force using mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0075—Strain-stress relations or elastic constants
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0617—Electrical or magnetic indicating, recording or sensing means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明涉及隧道建筑技术领域，尤其涉及一种隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，包括隧道模型、台架、加载***和测量***，所述隧道模型根据实际隧道尺寸按照缩尺比例并使用相似材料进行模拟建造，且隧道模型设置在台架中，加载***也设置在台架中对隧道模型进行加载，测量***对隧道模型受力及变形进行量测，其中，所述隧道模型包括隧道衬砌及周边围岩。本发明的一种隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置能供广大科研人员研究衬砌背后空洞的致害机理，试验的结果可为实际工程提供参考与借鉴。

Description

隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法
技术领域
本发明涉及隧道建筑技术领域，尤其涉及一种隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法。
背景技术
隧道衬砌背面空洞是常见的质量缺陷。由于隧道工程的特殊性和所处工程地质水文地质条件的复杂性，隧道衬砌背面空洞危害机理模糊，围岩与支护之间的相互作用关系也尚不明确。当前单纯采用理论分析和数值计算等技术手段进行研究存在不足。
大量的工程实践证明，地质力学模型试验方法是一种行之有效的方法，能够客观地反映围岩与隧道衬砌结构的关系，试验结果更为直观。
为此，亟需提供一种仿真性能好，结果直观的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及实验方法，能够使工程技术人员把握隧道衬砌及周边围岩力学特征、变形趋势和稳定性特点，从而引导工程技术人员作出准确判断。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种仿真性能好，结果直观的隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，
包括隧道模型、台架、加载***和测量***，所述隧道模型根据实际隧道尺寸按照缩尺比例并使用相似材料进行模拟建造，且隧道模型设置在台架中，加载***也设置在台架中对隧道模型进行加载，测量***对隧道模型受力及变形进行量测；
其中，所述隧道模型包括隧道衬砌及周边围岩。
优选地，所述台架包括：反力支撑板1，两个左右侧板2，承载板3，底板4，六个前后侧板5，两个前后侧板加固件6；
反力支撑板1及底板4与地面平行水平设置；
两个左右侧板2分别垂直设置在反力支撑板1和底板4的两端，采用螺栓连接，承载板3直接放置于模拟的围岩之上；
两个前后侧板加固件6分别将前面三个侧板及后面三个侧板螺栓连接成整体，并与反力支撑板1及底板4垂直向螺栓连接；
所述隧道衬砌模型7设置在承载板3、两个左右侧板2、六个前后侧板5、底板4所围成的空间中心位置，周围充填模拟围岩。
优选地，所述加载***包括千斤顶8，千斤顶8设置在反力支撑板1和承载板3之间。
优选地，所述测量***包括：压力计9，应变片10及土压力盒11；
所述压力计9设置在千斤顶8与承载板3之间对应的位置；
所述应变片10黏贴在隧道模型对应位置，所述土压力盒11埋设于隧道模型中对应位置。
优选地，所述反力支撑板1和两个左右侧板2均为32号加工槽钢；
所述承载板3为8mm厚钢板；
六个所述前后侧板5中，前后靠左右两侧四个由8mm厚钢板加工制成，前后中部两个为8mm厚透明有机玻璃。
优选地，在两个左右侧板2上设置有10mm厚的钢支撑，所述钢支撑与地面呈三角形；
在六个前后侧板5中设置有10mm厚的钢支撑，所述钢支撑与地面呈三角形。
优选地，所述隧道模型7材料选用重晶石、石英砂作为骨料，凡士林作为胶结剂，且重晶石∶石英砂∶凡士林＝10∶8∶1，模拟模筑钢筋混凝土的模型材料采用直径4mm的铁丝和水膏比为1:1.05的石膏，通过原型与模型的等效抗弯刚度的方法加以模拟。
优选地，所述测量***还包括：衬砌应变测量***、围岩压力测量***以及围岩位移测量***；
衬砌应变测量是通过在衬砌内外表面粘贴应变片实现的，应变片采用的是电阻式应变片；
围岩压力测量是通过埋设微型压力盒来实现的，微型压力盒采用的是直径16mm的微型压力盒；
衬砌应变和围岩压力通过钢弦式数据采集器进行数据采集；
围岩位移测量***是通过内嵌于模拟围岩材料中的变形纤维的位移量测实现的。
优选地，所述隧道模型与隧道原型的几何相似比Cl＝1:60，取容重相似比Cγ＝1:1，泊松比相似比Cμ＝1:1，内摩擦角相似比
Figure BDA0002692105430000031
粘聚力相似比Cc＝1:60，弹性模量相似比CE＝1:1。
本技术方案还提供一种隧道衬砌及周边围岩受力特征测试方法，包括以下步骤：
步骤S1：组装台架，将底板4、两个左右侧板2、六个前后侧板5及两个前后侧板加固件通过螺栓紧密连接起来；台架组装之后能形成最大净尺寸为长3000mm，宽320mm，高1500mm的隧道围岩模型；
步骤S2：依据隧道衬砌横断面设计图及尺寸相似比，确定衬砌模型尺寸，定制模板，采用直径4mm的铁丝和水膏比为1:1.05的石膏现场制作衬砌模型；
步骤S3：待衬砌模型制作好后，在衬砌模型的内外两侧对称布置电阻式应变片10，并连接好相应线路；
步骤S4：按照重晶石：石英砂：凡士林＝10∶8∶1配比，制备模拟围岩材料；
步骤S5：分层填筑模拟围岩材料至安装衬砌模型位置底面；然后将衬砌模型安装到位，继续填筑衬砌模型两侧边墙背面的模拟围岩材料至拱顶平面；最终继续填筑模拟围岩材料至承载板3底面；
在整个填筑过程中，根据欲测围岩变形位置来埋设水平向和竖直向变形纤维12，变形纤维应紧贴有机玻璃侧板埋设，便于观测；
根据欲测围岩压力位置来埋设土压力盒11；
所有接线应便捷而不影响加载；在填筑过程中根据实际需求及实际施工情况预留出衬砌模型背面空洞范围。
步骤S6：安装承载板3，并安装反力支撑板1；
步骤S7：安装千斤顶8及压力计9，并将土压力盒11及电阻应变片测试线接好数据采集仪；
步骤S8：根据实际情况分级加载，读取数据，直至衬砌模型破坏；
步骤S9：通过计算和观测获得衬砌内力、围岩压力、围岩位移，然后绘图、分析数据，观察衬砌模型破坏模式，研究规律。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的一种隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置能够模拟真实情况下的隧道的受力环境，测量***对隧道衬砌及周边围岩模型受力及变形进行监测。为广大科研人员研究衬砌背后空洞的致害机理提供物质基础，试验结果能够为实际工程提供参考与借鉴。
附图说明
图1为本发明的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置主视图；
图2为本发明的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置侧视图；
图3为本发明的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置俯视图；
图4为本发明的土压力盒、应变片、变形纤维参考布置图。
【附图标记说明】
1：反力支撑板；2：左右侧板；3：承载板；4：底板；5：前后侧板；6：前后侧板加固件；7：隧道模型；8：千斤顶；9：压力计；10：应变片；11：土压力盒；12：变形纤维。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。本发明提供一种隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置，包括隧道模型、台架、加载***和测量***，隧道模型设置在台架中，加载***也设置在台架中对隧道模型进行加载，使隧道模型承受荷载，模拟隧道及周边围岩的真实受力环境，测量***对隧道模型受力及变形进行量测；其中，所述隧道模型包括隧道衬砌及周边围岩。
具体地，台架包括反力支撑板1，左右侧板2，承载板3，底板4，前后侧板5，前后侧板加固件6，反力支撑板1和底板4与地面平行设置，通过螺栓与两个左右侧板2及两个前后侧板加固件6紧密固定，两个左右侧板2及两个前后侧板加固件6与地面垂直，六个前后侧板5通过螺栓与左右侧板2及前后侧板加固件6紧密固定，与地面垂直，承载板3直接放置于模拟的围岩之上，所述隧道模型7设置在承载板3、两个左右侧板2、六个前后侧板5、底板4所围成的空间中心位置，周围充填模拟围岩。
进一步地，加载***包括千斤顶8，千斤顶8设置在反力支撑板1和承载板3之间，通过千斤顶8对隧道模型加载。
进一步地，测量***包括压力计9，所述压力计9设置在千斤顶9与承载板3对应的位置，以量测千斤顶8所加荷载。
可选地，反力支撑板1和左右侧板2为32号A加工槽钢及10号钢板加工而成，所述承载板3为8mm钢板，所述六个前后侧板中，中部侧板为8mm厚透明有机玻璃加工而成，其余4个为8mm厚钢板及10mm厚钢板加工而成。
优选地，还分别在两个左右侧板和四个钢质前后侧板上设置有10mm厚的钢支撑，钢支撑与地面呈三角形，便于存放、拼装及加固。
进一步地，隧道模型采用平面应变模型，断面形状为实际隧道断面形状的缩尺形状，模型材料选用重晶石、石英砂作为骨料，凡士林作为胶结剂，重晶石∶石英砂∶凡士林＝10∶8∶1，模拟模筑钢筋混凝土的模型材料采用直径4mm的铁丝和水膏比为1:1.05的石膏，通过原型与模型的等效抗弯刚度的方法加以模拟。隧道模型通过预制加工现场安装的方法加以模拟。
进一步地，测量***还包括衬砌应变测量***、围岩压力测量***以及围岩位移测量***；
衬砌应变量测是通过在衬砌内外表面粘贴应变片实现的，应变片采用电阻式应变片；
围岩压力量测是通过埋设微型压力盒来实现的，微型压力盒采用的是直径16mm的微型压力盒；
衬砌应变和围岩压力通过钢弦式数据采集器进行数据采集；
围岩位移测量***是通过埋设于模拟围岩材料中的变形纤维的位移量测实现的，具体地，如图4所示，在欲观测围岩变形的位置，紧贴前后中部侧板(前后中部侧板为8mm厚透明有机玻璃加工而成)设置颜色醒目的变形纤维12，变形纤维12可设置水平向的和垂直向的，在实验过程中可随时观测变形纤维的变形，在欲测围岩压力位置处设置土压力盒11，在隧道模型的上方设置有竖直方向的土压力盒11。所有测试原件位置可调。
进一步地，可在填筑模拟围岩材料和安装隧道衬砌模型时，设置隧道衬砌背面空洞分布范围和大小，可采用弯曲成空洞形状的塑胶片预留。
进一步地，隧道模型与隧道工程原型的几何相似比Cl＝1:60，一般来说，很难实现重度在弹性范围内原型材料和模型材料的完全相似，根据经验，取容重相似比Cγ＝1:1，泊松比相似比Cμ＝1:1，内摩擦角相似比
Figure BDA0002692105430000061
粘聚力相似比Cc＝1:60，弹性模量相似比CE＝1:1，隧道模型材料通过等效抗弯刚度EI来模拟原型衬砌材料。
进一步地，台架组装之后能形成最大净尺寸为长3000mm宽320mm高1500mm的隧道模型空间，台架结构材料承压大于0.3MPa，并且在限载作用下变形不超过0.3mm，台架的加工精度不低于0.5‰，同时通过台架及相应施工步骤能够完成边界长度为3m，高度为1.5m的平面应变相似模型试验。
进一步地，加载***包括液压千斤顶、压力计、反力支撑板和承载板，在由32号A槽钢加工而成的反力支撑板和8mm承载板之间设置有千斤顶，在千斤顶处设置有压力计，加载时通过液压千斤顶和压力传感器实现分级加载。
通过隧道现场雷达无损检测发现，在隧道拱顶和拱肩附近的衬砌后面存在大量的不同尺寸的空洞，但边墙等位置一般不存在空洞，因此，模型试验也主要是针对拱顶和拱肩位置附近处的不同范围空洞对衬砌结构安全性的影响规律进行研究，因此，根据上述的装置，现在提供一种测试方法，包括以下步骤：
步骤S1：组装台架，将底板4、两个左右侧板2、六个前后侧板5及两个前后侧板加固件通过螺栓紧密连接起来。台架组装之后能形成最大净尺寸为长3000mm，宽320mm，高1500mm的隧道围岩模型空间；
步骤S2：依据隧道衬砌横断面设计图及尺寸相似比，确定衬砌模型尺寸，定制模板，采用直径4mm的铁丝和水膏比为1:1.05的石膏现场制作衬砌模型；
步骤S3：待衬砌模型制作好后，在衬砌模型的内外两侧对称布置电阻式应变片，并连接好相应线路；
步骤S4：按照重晶石：石英砂：凡士林＝10∶8∶1配比，制备模拟围岩材料；
步骤S5：分层填筑模拟围岩材料至安装衬砌模型位置底面；然后将衬砌模型安装到位，继续填筑衬砌模型两侧边墙背面的模拟围岩材料至拱顶平面；最终继续填筑模拟围岩材料至承载板3底面；在整个填筑过程中，根据欲测围岩变形位置来埋设水平向和竖直向变形纤维10，变形纤维应紧贴有机玻璃侧板埋设，便于观测；根据欲测围岩压力位置来埋设土压力盒11；所有接线应便捷而不影响加载；在填筑过程中根据科研需求及实际施工情况预留出衬砌模型背面空洞范围。
步骤S6：安装承载板3，并安装反力支撑板1；
步骤S7：安装千斤顶9及压力计10，并将土压力盒11及电阻应变片测试线接好数据采集仪；
步骤S8：根据实际情况分级加载，读取数据，直至衬砌模型破坏；
步骤S9：通过计算和观测获得衬砌内力、围岩压力、围岩位移，然后绘图、分析数据，观察衬砌模型破坏模式，研究规律。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
包括隧道模型、台架、加载***和测量***，所述隧道模型根据实际隧道尺寸按照缩尺比例并使用相似材料进行模拟建造，且隧道模型设置在台架中，加载***也设置在台架中对隧道模型进行加载，测量***对隧道模型受力及变形进行量测；
其中，所述隧道模型包括隧道衬砌及周边围岩。
2.根据权利要求1所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
所述台架包括：反力支撑板(1)，两个左右侧板(2)，承载板(3)，底板(4)，六个前后侧板(5)，两个前后侧板加固件(6)；
反力支撑板(1)及底板(4)与地面平行水平设置；
两个左右侧板(2)分别垂直设置在反力支撑板(1)和底板(4)的两端，采用螺栓连接，承载板(3)直接放置于模拟的围岩之上；
两个前后侧板加固件(6)分别将前面三个侧板及后面三个侧板螺栓连接成整体，并与反力支撑板(1)及底板(4)垂直向螺栓连接；
所述隧道模型(7)设置在承载板(3)、两个左右侧板(2)、六个前后侧板(5)、底板(4)所围成的空间中心位置，周围充填模拟围岩。
3.根据权利要求2所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于：
所述加载***包括千斤顶(8)，千斤顶(8)设置在反力支撑板(1)和承载板(3)之间。
4.根据权利要求3所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
所述测量***包括：压力计(9)，应变片(10)及土压力盒(11)；
所述压力计(9)设置在千斤顶(8)与承载板(3)之间对应的位置；
所述应变片(10)黏贴在隧道模型对应位置，所述土压力盒(11)埋设于隧道模型中对应位置。
5.根据权利要求4所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
所述反力支撑板(1)和两个左右侧板(2)均为32号加工槽钢；
所述承载板(3)为8mm厚钢板；
六个所述前后侧板(5)中，前后靠左右两侧四个由8mm厚钢板加工制成，前后中部两个为8mm厚透明有机玻璃。
6.根据权利要求5所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
在两个左右侧板(2)上设置有10mm厚的钢支撑，所述钢支撑与地面呈三角形；
在六个前后侧板(5)中设置有10mm厚的钢支撑，所述钢支撑与地面呈三角形。
7.根据权利要求1所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
所述隧道模型(7)材料选用重晶石、石英砂作为骨料，凡士林作为胶结剂，且重晶石∶石英砂∶凡士林＝10∶8∶1，模拟模筑钢筋混凝土的模型材料采用直径4mm的铁丝和水膏比为1:1.05的石膏，通过原型与模型的等效抗弯刚度的方法加以模拟。
8.根据权利要求4所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
所述测量***还包括：衬砌应变测量***、围岩压力测量***以及围岩位移测量***；
衬砌应变测量是通过在衬砌内外表面粘贴应变片实现的，应变片采用的是电阻式应变片；
围岩压力测量是通过埋设微型压力盒来实现的，微型压力盒采用的是直径16mm的微型压力盒；
衬砌应变和围岩压力通过钢弦式数据采集器进行数据采集；
围岩位移测量***是通过内嵌于模拟围岩材料中的变形纤维的位移量测实现的。
9.根据权利要求1所述的隧道衬砌及周边围岩受力特征测试模型装置，其特征在于，
所述隧道模型与隧道原型的几何相似比Cl＝1:60，取容重相似比Cγ＝1:1，泊松比相似比Cμ＝1:1，内摩擦角相似比
Figure FDA0002692105420000031
粘聚力相似比Cc＝1:60，弹性模量相似比CE＝1:1。
10.一种隧道衬砌及周边围岩受力特征测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：组装台架，将底板(4)、两个左右侧板(2)、六个前后侧板(5)及两个前后侧板加固件通过螺栓紧密连接起来；台架组装之后能形成最大净尺寸为长3000mm，宽320mm，高1500mm的隧道围岩模型；
步骤S2：依据隧道衬砌横断面设计图及尺寸相似比，确定衬砌模型尺寸，定制模板，采用直径4mm的铁丝和水膏比为1:1.05的石膏现场制作衬砌模型；
步骤S3：待衬砌模型制作好后，在衬砌模型的内外两侧对称布置电阻式应变片(10)，并连接好相应线路；
步骤S4：按照重晶石：石英砂：凡士林＝10∶8∶1配比，制备模拟围岩材料；
步骤S5：分层填筑模拟围岩材料至安装衬砌模型位置底面；然后将衬砌模型安装到位，继续填筑衬砌模型两侧边墙背面的模拟围岩材料至拱顶平面；最终继续填筑模拟围岩材料至承载板(3)底面；
在整个填筑过程中，根据欲测围岩变形位置来埋设水平向和竖直向变形纤维(12)，变形纤维应紧贴有机玻璃侧板埋设，便于观测；
根据欲测围岩压力位置来埋设土压力盒(11)；
所有接线应便捷而不影响加载；在填筑过程中根据实际需求及实际施工情况预留出衬砌模型背面空洞范围。
步骤S6：安装承载板(3)，并安装反力支撑板(1)；
步骤S7：安装千斤顶(8)及压力计(9)，并将土压力盒(11)及电阻应变片测试线接好数据采集仪；
步骤S8：根据实际情况分级加载，读取数据，直至衬砌模型破坏；
步骤S9：通过计算和观测获得衬砌内力、围岩压力、围岩位移，然后绘图、分析数据，观察衬砌模型破坏模式，研究规律。
CN202010994622.6A 2020-09-21 2020-09-21 隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法 Pending CN111965031A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010994622.6A CN111965031A (zh) 2020-09-21 2020-09-21 隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010994622.6A CN111965031A (zh) 2020-09-21 2020-09-21 隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111965031A true CN111965031A (zh) 2020-11-20

Family

ID=73387267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010994622.6A Pending CN111965031A (zh) 2020-09-21 2020-09-21 隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111965031A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113533048A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 华东交通大学 一种可改变隧道埋深的隧道模型试验装置及方法
CN113642072A (zh) * 2021-08-05 2021-11-12 山东科技大学 一种含锚杆衬砌支护隧道模型的制作及受力分析方法
CN114199686A (zh) * 2021-11-05 2022-03-18 武汉二航路桥特种工程有限责任公司 运营公路隧道衬砌病害演化规律的模型试验装置及方法
CN114324142A (zh) * 2021-11-26 2022-04-12 北京中煤矿山工程有限公司 一种接触面摩擦力测量装置
CN114518441A (zh) * 2022-01-27 2022-05-20 武汉理工大学 用于模拟隧道开挖地层损失的二维试验模型及方法
CN115436167A (zh) * 2022-08-04 2022-12-06 山东大学 运营隧道围岩-衬砌长期相互作用模拟试验装置及方法
CN115839822A (zh) * 2023-02-27 2023-03-24 交通运输部公路科学研究所 一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验***及方法
CN116990144A (zh) * 2023-09-27 2023-11-03 交通运输部公路科学研究所 局部遇水软化围岩隧道衬砌力学响应的试验方法及***

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113533048A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 华东交通大学 一种可改变隧道埋深的隧道模型试验装置及方法
CN113533048B (zh) * 2021-07-16 2022-10-14 华东交通大学 一种可改变隧道埋深的隧道模型试验装置及方法
CN113642072B (zh) * 2021-08-05 2023-07-21 山东科技大学 一种含锚杆衬砌支护隧道模型的制作及受力分析方法
CN113642072A (zh) * 2021-08-05 2021-11-12 山东科技大学 一种含锚杆衬砌支护隧道模型的制作及受力分析方法
CN114199686A (zh) * 2021-11-05 2022-03-18 武汉二航路桥特种工程有限责任公司 运营公路隧道衬砌病害演化规律的模型试验装置及方法
CN114199686B (zh) * 2021-11-05 2024-05-14 中交特种工程有限公司 运营公路隧道衬砌病害演化规律的模型试验装置及方法
CN114324142A (zh) * 2021-11-26 2022-04-12 北京中煤矿山工程有限公司 一种接触面摩擦力测量装置
CN114324142B (zh) * 2021-11-26 2024-03-26 北京中煤矿山工程有限公司 一种接触面摩擦力测量装置
CN114518441A (zh) * 2022-01-27 2022-05-20 武汉理工大学 用于模拟隧道开挖地层损失的二维试验模型及方法
CN114518441B (zh) * 2022-01-27 2024-05-24 武汉理工大学 用于模拟隧道开挖地层损失的二维试验模型及方法
CN115436167A (zh) * 2022-08-04 2022-12-06 山东大学 运营隧道围岩-衬砌长期相互作用模拟试验装置及方法
CN115839822A (zh) * 2023-02-27 2023-03-24 交通运输部公路科学研究所 一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验***及方法
CN115839822B (zh) * 2023-02-27 2023-05-09 交通运输部公路科学研究所 一种强降雨诱发山岭隧道淹没与抽排过程试验***及方法
CN116990144A (zh) * 2023-09-27 2023-11-03 交通运输部公路科学研究所 局部遇水软化围岩隧道衬砌力学响应的试验方法及***
CN116990144B (zh) * 2023-09-27 2023-12-15 交通运输部公路科学研究所 局部遇水软化围岩隧道衬砌力学响应的试验方法及***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111965031A (zh) 隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置及测试方法
CN103882894B (zh) 预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型及试验方法
CN114199686B (zh) 运营公路隧道衬砌病害演化规律的模型试验装置及方法
CN108643247B (zh) 软土地区矩形基坑底部土体加固模型试验装置及试验方法
CN213875269U (zh) 一种多功能隧道模型试验装置
CN102995669B (zh) 大吨位基桩抗拔静载试验连接装置、加载反力***和方法
CN110805076B (zh) 一种模拟基坑被动区加固的试验装置及方法
CN106759547B (zh) 整体式桥台、桩基与土相互作用拟静力试验测量装置及其安装方法
CN109060532B (zh) 一种岩溶地区超长桩屈曲稳定性室内模型实验装置及方法
CN112435572A (zh) 注浆加固下既有隧道受下穿隧道影响的试验装置及方法
CN113089624B (zh) 相邻基坑异步开挖模拟试验装置和试验方法
CN103898929B (zh) 预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型及数据测试方法
CN205662958U (zh) 一种混凝土扩展基础试验装置
CN212621925U (zh) 一种隧道衬砌及周边围岩力学特征测试模型装置
Rahmaninezhad et al. Stress distributions and pullout responses of extensible and inextensible reinforcement in soil using different normal loading methods
CN103898930A (zh) 预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型及建模方法
CN110261577A (zh) 一种矩形顶管模型试验装置及使用方法
CN113514339A (zh) 一种加芯桩单桩竖向承载特性室内相似模型试验装置
CN108225432A (zh) 垃圾填埋场防渗墙模型测试装置及其制作方法
CN108051304A (zh) 一种多功能三维可视结构界面的实验装置及实验方法
CN114518292B (zh) 斜跨坎儿井的高速铁路路基的模型试验装置及试验方法
CN110749495A (zh) 一种锚索与内锚头的力学特性测试装置及其测试方法
CN113686603A (zh) 深埋隧洞围岩与衬砌结构联合承载仿真试验方法
CN113585364A (zh) 一种用于研究桩***同作用的模型试验装置及其试验方法
CN111501861A (zh) 一种逆作法施工环境下竖向支撑柱承载能力试验模拟装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination