一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构的制作方法

本发明属于隧道工程，具体涉及一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构。

背景技术：

1、由于隧道工程地质条件的复杂性，隧道支护结构及其周围岩土体的力学响应规律尚未得到统一的认识，模型试验可定性或定量地反映与隧道工程有关的天然岩土体受力特性，把工程结构与围岩作为统一体考虑，能较好地反映岩体特征，如层理、溶洞、地下水渗流等地质因素对岩体工程稳定性的影响，并且不必建立复杂岩土体的本构关系，可直接通过测试给出结果，从而在岩土体本构等机理研究尚不明朗的情况下避开“描述机理”的尴尬而直接利用物理实体的“内置的”机理自觉地生成试验过程和结果，并与数学模型相互验证。因此，室内相似模型试验在科学研究和解决隧道工程实际问题方面具有独到的优势。

2、室内相似模型试验对地下工程岩土体力学的发展起着十分重要的作用，近年来国内外越来越多的学者开始研究，并相继开发了一些隧道工程室内相似模型试验台架。

3、已有隧道工程模拟试验平台隧道结构形式主要两种：(1)盾构法隧道管片衬砌结构。采用龙门吊或汽车吊吊装管片，然后拼装成环形成隧道管片结构。在用于模拟试验时，根据试验需求和目的此类管片结构可采用横放或竖放两种放置方式；(2)矿山法隧道现浇混凝土衬砌结构。根据相似比采用立模浇筑混凝土形成隧道现浇混凝土衬砌结构。其放置方式与现场一致，然后根据试验需求和目的开展不同试验研究。这两种隧道工程模拟试验平台隧道结构形式单一，设计与施工难度较小。用途之一是进行在隧道周围开展加载/堆载试验测试结构力学与变形指标值，为隧道设计施工提供参考。用途之二是搭建隧道病害模拟与治理试验平台，此时病害设置种类有限，不能进行现浇混凝土段与管片段隧道结构病害初始数据、历次测试数据对比分析，更不能结合不同的治理修复技术和病害种类制定多样化的修复加固方案并分析加固效果。国内隧道工程模拟试验平台鲜见特殊地质条件下现场真实存在的管片段与现浇混凝土段组合结构隧道模型来开展上述两种用途试验研究。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，减少单一采用隧道模型管片或隧道模型现浇混凝土做试验研究的繁琐过程。

2、本发明采用以下技术方案：一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，包括：在纵向上相连接的管片段结构和现浇混凝土段结构，其中：管片段结构包括：

3、底座，为水平设置的板体；

4、成环管片，为多个，均为环状，均竖直设置于底座上，且沿纵向依次贴合叠放，形成管片段；且各成环管片的圆心的投影位于底座上的前后向的中心线上；

5、内底，为浇筑混凝土板，位于各成环管片的底部，且其左右部分关于成环管片的竖直向的直径对称；在内底上，设置有前后走向的第一轨道。

6、现浇混凝土段结构，其为现浇衬砌结构，与管片段结构的后端在前后向上相向连接；其宽度和高度均与管片段结构的宽度和高度相一致；其内底板的标高与管片段结构的内底的标高一致；在内底板上设置有与第一轨道相连接的第二轨道。

7、进一步地，该管片段结构还包括：

8、矮边墙，均竖直设置，位于底座的左右两端，且沿底座的前后走向设置；

9、底托梁，为两个，设置于底座上，且分布于成环管片的左右两端，沿底座()的前后走向设置；各底托梁的上端与其所在侧的成环管片的外壁相贴合，用于支撑固定成环管片。

10、在底座上，且位于矮边墙和底托梁间回填满素混凝土。

11、进一步地，在管片段结构和现浇混凝土段结构的连接处设置有过渡段环梁，其采用现浇混凝土或钢环，其前后两端分别覆盖于对应的管片段结构和现浇混凝土段结构外壁。

12、进一步地，在管片段结构的前端同轴连接有端墙环梁，端墙环梁的直径与成环管片的直径相同，且通过洞门连接螺栓固定，用于固定成环管片。

13、进一步地，现浇混凝土段结构采用前后一体连接的ⅳ级围岩现浇衬砌结构和ⅴ级围岩现浇衬砌结构组合。

14、本发明的有益效果是：1.考虑了特殊地质条件下现场真实存在的管片段与现浇混凝土段组合结构，这样隧道模型管片段与现浇混凝土段可一并同时进行试验研究，减少单一采用隧道模型管片或隧道模型现浇混凝土做试验研究的繁琐过程。2.此组合结构若在隧道模型周围开展加载/堆载试验，可同时测试管片段与现浇混凝土段的结构力学与变形指标值，为隧道设计施工提供参考。3.此组合结构用于搭建隧道病害模拟与治理试验平台，可实现病害设置种类众多，门类齐全，满足多重病害数据采集需求；同时还可进行管片段与现浇混凝土段隧道结构病害初始测试数据、历次测试数据对比分析，结合不同的病害修复材料和病害种类制定多样化的修复加固方案并分析加固效果。

技术特征：

1.一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，其特征在于，包括：在纵向上相连接的管片段结构(1)和现浇混凝土段结构(2)，其中：

2.如权利要求1所述的一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，其特征在于，所述管片段结构(1)还包括：

3.如权利要求2所述的一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，其特征在于，在所述管片段结构(1)和现浇混凝土段结构(2)的连接处设置有过渡段环梁(3)，其采用现浇混凝土或钢环，其前后两端分别覆盖于对应的所述管片段结构(1)和现浇混凝土段结构(2)外壁。

4.如权利要求3所述的一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，其特征在于，在所述管片段结构(1)的前端同轴连接有端墙环梁(4)，所述端墙环梁(4)的直径与所述成环管片(1-1)的直径相同，且通过洞门连接螺栓固定，用于固定所述成环管片(1-1)。

5.如权利要求1所述的一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，其特征在于，所述现浇混凝土段结构(2)采用前后一体连接的ⅳ级围岩现浇衬砌结构和ⅴ级围岩现浇衬砌结构组合。

技术总结
本发明公开了一种用于隧道模型试验平台的管片段与现浇混凝土段组合结构，包括：在纵向上相连接的管片段结构和现浇混凝土段结构，其中：管片段结构包括：底座，为水平设置的板体；成环管片，均为环状，均竖直设置于底座上，且沿纵向依次贴合叠放，形成管片段；内底，为浇筑混凝土板，位于各成环管片的底部；在内底上，设置有前后走向的第一轨道。现浇混凝土段结构，其为现浇衬砌结构，与管片段结构的后端在前后向上相向连接；其宽度和高度均与管片段结构的宽度和高度相一致；其内底板的标高与管片段结构的内底的标高一致。采用该组合结构减少单一采用隧道模型管片或隧道模型现浇混凝土做试验研究的繁琐过程。

技术研发人员：牛富生,卓越,张懿,王华,陈海军,崔臻,杨朝帅,焦露琳,郑若泓,卫心怡,李达强,王光辉,宋妍,林春刚,段瑞扬,胡洋,刘榆嵩,陈亚豪,陆伟宁
受保护的技术使用者：中铁隧道局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17