【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道，具体而言，涉及一种盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置及方法。
技术介绍
1、随着我国隧道建设技术的不断提升，隧道建设方向逐渐向着更大、更长和更深的方向发展，盾构隧道设计也面临着更加复杂的挑战，因此隧道在施工时受到的环境影响难以避免。受现场施工因素的影响，目前多座盾构隧道现场所测得的土压力，在分布规律及大小上与理论设计荷载均呈现明显的差异，而盾构掘进姿态决定着隧道开挖后洞周地层的变形释放，其直接影响到隧道所受水土压力的分布，现有的室内模型试验很少考虑隧道开挖时姿态偏移对地层影响，且在实现姿态偏移量及偏移方向的定量控制上，缺少较好的模拟方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置及方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
2、本申请提供了一种盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，包括：
3、支护结构，所述支护结构为空心圆柱体，所述支护结构沿横截面均匀划分成多个扇形区域；
4、多块弧形预制板，所述弧形预制板设置在所述扇形区域内，同一扇形区域内相邻两层的弧形预制板的大小相互套合，不同扇形区域内同一层的弧形预制板之间对齐固定连接，每个扇形区域最内层的弧形预制板的内表面套设在所述支护结构外侧，所述支护结构与所套设的弧形预制板的内表面滑动连接；
5、以及模型箱，所述模型箱至少一侧侧面开设有圆形孔洞，所述模型箱内部填充有模型土样，套设好的支护
6、进一步的，相邻扇形区域内的弧形预制板的板层数差异相同。
7、进一步的，多个扇形区域内的弧形预制板的板层数为沿圆周方向的层叠设置，多个扇形区域内的弧形预制板的板层数为镜像对称分布。
8、进一步的，每个扇形区域最外侧的弧形预制板的外表面抵接设置有铁皮，所述铁皮与抵接的弧形预制板滑动连接。
9、进一步的，所述弧形预制板包括弧形硬质软板和薄膜组成，所述薄膜设置在所述弧形硬质软板的外表面，所述薄膜靠近所述弧形硬质软板的一侧为粘性面，所述薄膜远离所述弧形硬质软板的一侧为光滑面。
10、进一步的，每个弧形预制板沿宽度方向的中心线正对于所在扇形区域的中脊线。
11、进一步的，所述铁皮外侧套设有多根橡皮筋，所述橡皮筋上设置有压力传感器。
12、本申请提供了一种盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，包括：
13、将所述支护结构沿横截面均匀划分成多个区域，得到多个扇形区域；
14、获取每个扇形区域的盾构姿态偏移量和弧形预制板的板厚度；
15、基于所述盾构姿态偏移量和所述板厚度，计算每个扇形区域内所需的弧形预制板的层数，得到多个初始板层数；
16、基于所述初始板层数，将所述弧形预制板对应设置在每个扇形区域内，其中，每个弧形预制板沿宽度方向的中心线正对于所在目标区域的中脊线；
17、将位于同一层的相邻弧形预制板之间固定连接；
18、将位于每个扇形区域最外侧的弧形预制板的外表面包裹上铁皮，并在所述铁皮的外壁上设置压力传感器；
19、将橡皮筋套设在所述铁皮外壁上，得到组合体；
20、向模型箱分层填充模型土样至侧面圆形孔洞的最低位置；
21、将所述组合体从所述圆形孔洞水平放入至模型箱中；
22、向所述模型箱中继续填充剩余的模型土样；
23、依次抽拔出所述弧形预制板。
24、本专利技术的有益效果为：
25、本专利技术根据隧道洞周不均匀变形量的大小，沿洞周将弧形预制板进行不同厚度的布置，通过对埋入地层中的弧形预制板进行抽拔，并结合内部支护结构和土体充填模型箱，可定量实现盾构姿态偏移对地层不均匀变形的开挖模拟。
26、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，相邻扇形区域内的弧形预制板（3）的板层数差异相同。
3.根据权利要求2所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，多个扇形区域内的弧形预制板（3）的板层数为沿圆周方向的层叠设置，多个扇形区域内的弧形预制板（3）的板层数为镜像对称分布。
4.根据权利要求1所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，每个扇形区域最外侧的弧形预制板（3）的外表面抵接设置有铁皮（4），所述铁皮（4）与抵接的弧形预制板（3）滑动连接。
5.根据权利要求1所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，所述弧形预制板（3）包括弧形硬质软板（31）和薄膜（32）组成，所述薄膜（32）设置在所述弧形硬质软板（31）的外表面，所述薄膜（32）靠近所述弧形硬质软板（31）的一侧为粘性面，所述薄膜（32）远离所述弧形硬质软板（31）的一侧为光滑面。
6.根据权利要求1所
7.根据权利要求4所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，所述铁皮（4）外侧套设有多根橡皮筋（5），所述橡皮筋（5）上设置有压力传感器（6）。
8.一种盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验方法，适用于如权利要求1至7任一项所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验转置中，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验方法，其特征在于，依次抽拔出所述弧形预制板（3）包括：
10.根据权利要求9所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验方法，其特征在于，基于预设抽拔顺序和所述初始抽拔层数进行均匀抽拔，得到抽拔后每个扇形区域内的第一板层数，之后包括：
...【技术特征摘要】
1.一种盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，相邻扇形区域内的弧形预制板（3）的板层数差异相同。
3.根据权利要求2所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，多个扇形区域内的弧形预制板（3）的板层数为沿圆周方向的层叠设置，多个扇形区域内的弧形预制板（3）的板层数为镜像对称分布。
4.根据权利要求1所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，每个扇形区域最外侧的弧形预制板（3）的外表面抵接设置有铁皮（4），所述铁皮（4）与抵接的弧形预制板（3）滑动连接。
5.根据权利要求1所述的盾构姿态偏移对地层影响的应变模型试验装置，其特征在于，所述弧形预制板（3）包括弧形硬质软板（31）和薄膜（32）组成，所述薄膜（32）设置在所述弧形硬质软板（31）的外表面，所述薄膜（32）靠近所述弧形硬质软板（31）的...
【专利技术属性】
技术研发人员：封坤，王维，陈龙，廖宇飞，王运超，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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