一种用于测试隧道围岩特征曲线的可缩式衬砌结构试验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于测试隧道围岩特征曲线的可缩式衬砌结构试验装置，用于可伸缩性间接模拟隧道衬砌的可变刚度模拟实验以模型衬砌结构内力及围岩-支护特征曲线。由铝合金材料的上弧片1和下弧片2卷合构成试验筒体；上弧片1和下弧片2的边沿设置有U形槽3，两个弧片通过U形槽采用螺栓等间距可移动联接；所述上弧片1和下弧片2具有被模拟的实际隧道的横断边缘曲线，在测试时，筒体中部环向内、外层上布置应变片和压力盒。本发明通过一次成型衬砌可反复多次应用于隧道模型试验中，改变了以往采用石膏衬砌，一次多模型，既费工、费钱又费时的情况。用低成本实现了模型试验的简单有效的操作性，既不造成材料浪费，又节约了试验成本。
【专利说明】一种用于测试隧道围岩特征曲线的可缩式衬砌结构试验装 CP3
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隧道模型试验领域，特别涉及膨胀土隧道相关模型试验方面。
【背景技术】
[0002] 随着高速公路和高速铁路的发展，越来越多的隧道穿越了复杂地质地层，结构内 力急需得到验证，手段往往是通过大量的模型试验进行分析和验证，得出相关规律。模型试 验的制作往往都是采用石膏衬砌模型，效率低，易毁坏，一次试验要多个模型，每个模型之 间还有差异，造成了资本、工时的浪费。
【发明内容】
[0003] 鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是在解决膨胀土隧道围岩支护阻力特征 曲线应用上，尽量采用同一模型，间接模拟衬砌可变刚度，既减少了试验过程中材料浪费， 又增加了试验精度。
[0004] 本发明的目的是通过如下的手段实现的。
[0005] -种用于测试隧道围岩特征曲线的可缩式衬砌结构试验装置，用于可伸缩性间接 模拟隧道衬砌的可变刚度模拟实验以模型衬砌结构内力及围岩-支护特征曲线。由铝合金 材料的上弧片1和下弧片2卷合构成试验筒体；上弧片1和下弧片2的边沿设置有U形槽 3,两个弧片通过U形槽采用螺栓等间距可移动联接；所述上弧片1和下弧片2具有被模拟 的实际隧道的横断边缘曲线。
[0006] 在测试时。筒体中部环向内、外层上布置应变片和压力盒。
[0007] 采用本发明装置，可根据所测数据描绘围岩支护特征曲线，具体可以获得以下的 优点：
[0008] (1)使制作衬砌模型简单易行。
[0009] (2)节约材料及试验成本，精度及可靠性较高。
[0010] (3)可多次进行各种复杂地质条件下的模型试验，对同类型相似的隧道可反复使 用。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为围岩支护特征曲线.
[0012] 图2为本发明装置的外观图。
[0013] 图3为本发明装置在试样箱中使用状态的横截剖视图。
[0014] 图4为图3的A-A剖面图。
[0015] 图5为图2的A部局部放大图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0017] 如图1所示，为试验所测得的围岩支护阻力-位移特征曲线。
[0018] 本装置（铝合金隧道衬砌）的外观如图2,结合图5可看到，由铝合金材料的上弧 片1和下弧片2卷合构成试验筒体；上弧片1和下弧片2的边沿设置有U形槽3,两个弧片 通过U形槽采用螺栓等间距可移动联接；所述上弧片1和下弧片2具有被模拟的实际隧道 的横断边缘曲线。
[0019] 可缩式铝合金隧道衬砌模型测试技术，通过衬砌的可伸缩性间接模拟隧道可变刚 度，可实现测围岩-支护特征曲线，包含如下的制造和使用步骤：
[0020] 1)根据刚度需求选择合适厚度的铝合金材料，并根据所研究隧道断面形式及比例 尺大小，选择截面周长长度和轴向长度；
[0021] 2)根据所研究隧道形状，沿隧道跨度方向把铝合金衬砌分成上下两部分，分别卷 成对应形式和大小；
[0022] 3)利用线切割技术，在铝合金纵向长度两侧每5cm对应位置切割滑槽，并配备螺 栓，滑槽长度根据试验要求可调节长度；
[0023] 4)上下衬砌模型卡好后，拧紧固定螺栓进行初步加载测试，实现在松动螺栓情况 下衬砌可自由上下伸缩，拧紧后，衬砌形状固定；
[0024] 5)根据试验内力测试需求，在铝合金衬砌模型中部环向内、外层上布置应变片和 压力盒，连接导线和应变仪；
[0025] 6)把铝合金衬砌模型放置在整体模型试验箱内，进行试验，按照分级释放衬砌径 向位移，得到一系列测试数据。
[0026] 本发明装置铝合金薄板衬砌模型能够模拟多种复杂地质条件下的隧道衬砌受力 测试，为隧道模型试验提供了比较广阔的前景。
【权利要求】
1. 一种用于测试隧道围岩特征曲线的可缩式衬砌结构试验装置，用于可伸缩性间接 模拟隧道衬砌的可变刚度模拟实验以模型衬砌结构内力及围岩-支护特征曲线，其特征在 于，由铝合金材料的上弧片1和下弧片2卷合构成试验筒体；上弧片1和下弧片2的边沿设 置有U形槽3,两个弧片通过U形槽采用螺栓等间距可移动联接；所述上弧片1和下弧片2 具有被模拟的实际隧道的横断边缘曲线。
2. 根据权利要求1所述之用于测试隧道围岩特征曲线的可缩式衬砌结构试验装置，其 特征在于，所述上弧片1和下弧片2根据被模拟的实际隧道断面形式及比例尺大小，选择截 面周长长度和轴向长度。
3. 根据权利要求1所述之用于测试隧道围岩特征曲线的可缩式衬砌结构试验装置，其 特征在于，所述等间距是指U形槽间的间隔为5cm。
【文档编号】G01M99/00GK104155127SQ201410304328
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】仇文革, 凌昊 申请人:西南交通大学