一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于地下工程试验技术领域，尤其涉及的是一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置。可以模拟由于盾构施工中由于超挖等引起的地层空洞带来的地表沉降以及随后的地层损失过程，为施工以及设计优化提供依据。
【背景技术】
[0002]如今地铁由于其经济、舒适、方便、快捷等优点已经得到了快速的发展，而盾构法作为地铁建设的最为有效的方法也随之得到了快速的发展，其施工技术在经过一百年的发展以后也已经基本健全，形成了一整套健全的技术理论。然而施工过程中引起的周围地层扰动，从而引起地层压力释放与地层变形问题仍然存在。这些问题所带来的便是具有不确定性、滞后性和突然性等特点的地面塌陷、周围既有建筑物的变形，由于地铁线路一般处在人口密集、经济繁华的主要城区，所以造成的损失危害极大。加之我国针对地下洞穴坍塌及盾构引起底层空洞的研究起步晚，目前大多研究都停留在地表塌陷的研究上，因此深入研究地层空洞所引发的地层损失显得尤为重要。
[0003]模型试验在满足一定相似原理的前提下，模型试验相对于现场测试及数学模型可以更为便捷、全面、直观、准确地反映出盾构施工中由于超挖等引起的地层空洞带来的地表沉降以及地层损失过程。目前，针对模拟研究地层空洞所引发的地层损失的模型试验方法主要有离心模型试验法、地层损失模拟法、动态掘进诱发地层损失法等。目前这些试验方法不足之处在于:
[0004]1、目前大多研究都停留在地表塌陷的研究上，没有一种能简单准确直观的监测由于地层空洞所引起的地层中的颗粒位移的方法，因此得不到地层损失与上部土体变形之间的关系，对于研究地层损失产生的机理也没有有效的试验数据。
[0005]2、由于试验原理，存在离心场径向和切向误差、粒径效应、边界效应等问题，以至于实验结果与原型产生偏差，不能准确的反映地层损失的变化过程。
[0006]3、虽然已经有了一些对于地层损失的模拟，但是存在相当多的模拟问题，系统也比较分散和零乱，并未形成一套健全有效的系统。且试验的效率也不高。
[0007]因此，急需一种更加健全有效的模拟装置系统来更加直观准确地监测盾构掘进引起的地层空洞而带来的地层损失发展及破坏过程，研究地层空洞发展及破坏机制，对地铁盾构的设计和施工给出科学合理的依据。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的就是提供一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置。本实用新型的装置能对其发展过程中每个颗粒沉降进行实时监测。
[0009]本实用新型为实现以上目的，所采用方案是:
[0010]一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置，包括:视觉识别系统、模型箱系统、聚氯胺液囊(11)、连通聚氯胺液囊(11)的第一导管(12)和第二导管(21)、对应第二导管(21)的容器(17)、设置在聚氯胺液囊(11)内部的电阻丝(13)、连接电阻丝的加热控制装置(20)；
[0011]视觉识别系统包括:实时监测摄像头(1)、固定支架(2)以及采集计算模块(3)，实时监测摄像头(1)用于拍摄监测界面的视频图像，将视频图像传输给采集计算模块(3)进行分析计算，获得兴趣点的位移数据，还包括遮盖整个试验装置的帷幕(4)和位置固定的光源(5);固定支架(2)将监测摄像头⑴固定，监测摄像头⑴与采集计算模块(3)通过数据线相连。
[0012]所述的试验装置，所述模型箱系统包括:带有排砂门(18)的模型箱￠)、带有小孔的盾构隧道钢模型(7)、钢化玻璃(8)、试验土体(14)、地表位移量测装置LVDT位移计
(15);模型箱￠)的一面为透明的钢化玻璃(8)，在试验土体顶部安装LVDT位移计(15)测量表面土体变形。
[0013]所述的试验装置，所述模型箱(6)的侧面设置有密封防水的排砂门(18)。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型通过实时监测摄像头采集数据，对试验过程中地层颗粒的位移进行实时的追踪，从而能直观准确的模拟由于地层空洞所引起的地层损失的发展过程，便于研究其破坏以及发展机理。通过使用帷幕以及固定光源的办法，使外部环境稳定，这样采集的数据不会因为外部环境干扰而不准确。试验台架通过在侧面开一排砂门，可以达到快速将模型箱中的砂石排除的作用，大大地减少了工作量。同时对于排砂门的防水设计以及台架整体的防水设计，使得本实用新型可以用于处于含水地层的地层损失试验。通过模型箱、地层损失模拟、视觉识别系统系统、外部灯光帷幕的组合使得本实用新型可以取得准确直观的地层损失变化数据。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型实施例装置的正视结构示意图。
[0016]图2是本实用新型实施例装置的俯视结构示意图。
[0017]图3是本实用新型实施例装置的侧视结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
[0019]如图1-3所示，一种模拟地铁盾构隧道地层空洞引发地层损失的试验装置，包括:视觉识别系统、模型箱系统、聚氯胺液囊11、连通聚氯胺液囊11的第一导管12和第二导管21、对应第二导管21的容器17、设置在聚氯胺液囊11内部的电阻丝13、连接电阻丝的加热控制装置20 ；
[0020]视觉识别系统包括:实时监测摄像头1、固定支架2以及采集计算模块3，实时监测摄像头1用于拍摄监测界面的视频图像，将视频图像传输给采集计算模块3进行分析计算，获得兴趣点的位移数据，还包括遮盖整个试验装置的帷幕4和位置固定的光源5。固定支架2将监测摄像头1固定，然后与采集计算模块3通过数据线相连。
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