【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下工程的，尤其是一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法。
技术介绍
1、目前国内地铁建设蓬勃发展，其中大部分采用盾构法施工。在砂卵石地层进行盾构法施工时经常发生掌子面受扰动散落、塌陷等引起超挖，从而产生空洞和地面塌陷，这给上部道路、管线和建筑物等带来严重影响。这主要是因为砂卵石是一种典型的力学不稳定地层，颗粒之间的孔隙大、没有粘聚力；砂卵石地层在无水状态下，颗粒之间点对点传力，地层反应灵敏；刀盘旋转切削时，地层很容易破坏原来的相对稳定或平衡状态而产生坍塌，引起较大的围岩扰动，使开挖面和洞壁失去约束而产生不稳定。
2、盾构隧道开挖面稳定性控制至关重要，然而很多试验并未考虑开挖面主动失稳破坏和被动失稳破坏的实现过程，监测方案也不翔实。
3、因此，需要一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，以研究开挖面主动和被动失稳过程中地层的渐进变形规律。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，首先依据依托的工程背景和模型试验平台的尺寸，计算得到相似比，进而得到模型试验所采用土体的相对密度、密度，针对不同埋深砂卵石地层的盾构隧道进行了一系列模型试验，分析了开挖面主动和被动失稳过程中地层的渐进变形规律；通过采用橡胶卡接结构来模拟土层向远处的挤土效应传导，避免土层在板体内壁面位置产生挤压压密的现象，模拟土层在受挤压过程中传导逐渐减弱的过程。
2、本专利技术目的实现由以下技术方案完成：
<...【技术保护点】
1.一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于在分层填土的过程中，通过土体的相对密度计算出每层填土所需的土体质量后，将土体称重并填充到所述模型箱中，同时用夯锤夯实并用激光水平仪检查；填充达到预定高度后，通过所述激光水平仪确定所述地层位移计和所述土压力盒的具体埋设位置。
3.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于在隧道开挖面主动失稳破坏试验和隧道开挖面被动失稳破坏试验中，所述地层位移计分别布置于所述盾构机开挖区域内的上方、所述盾构机开挖区域边界的上方以及所述盾构机开挖区域一侧的上方，所述地表位移计分别布置于所述盾构机开挖区域内的上方、所述盾构机开挖区域边界的上方以及所述盾构机开挖区域另一侧的上方，所述土压力盒分别布置于所述盾构机开挖区域内的上方、所述盾构机开挖区域的两侧以及所述盾构机开挖区域的两侧的上方。
4.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述地表位移计同静态应变采集仪连接并由所述静态应变采集
5.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述地层位移计同光栅尺位移监测系统连接。
6.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述模型箱为顶部敞口的立方箱体，包括底板、前端板、后端板、两侧的侧板以及两转角连接板；其中：
7.如权利要求6所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述橡胶卡接结构包括橡胶壁板以及贯通轴式直线丝杆机构，所述橡胶壁板的两端分别开设有凸台，所述转角连接板的端部、所述侧板的端部、所述前端板的端部、所述后端板的端部分别开设有卡槽，所述凸台与所述卡槽在尺寸和形状上相对应适配，通过将所述橡胶壁板两端的所述凸台卡接在所要连接板体的端部所述卡槽之中以实现卡接；所述侧板的端部内、所述前端板的端部内以及所述后端板的端部内均预埋有所述贯通轴式直线丝杆机构，所述橡胶壁板的中心开设有供所述贯通轴式直线丝杆机构中的丝杆通过的通孔，通过驱动所述丝杆的前进或后退以微调所述橡胶壁板进行压缩或伸展；
8.如权利要求7所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于步骤S3中，所述盾构机布置于支撑台座上并由滚珠丝杆机构驱动前后移动。
9.如权利要求8所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于步骤S3中，在所述盾构机向所述模型箱内钻挖土体的过程中，基于所述盾构机在开挖时对纵向和两侧所产生的挤土效应，控制各所述贯通轴式直线丝杆机构向前支顶以使所述前端板沿纵向位移并使两侧的所述侧板向外侧位移，所述橡胶壁板跟随伸展。
10.如权利要求8所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于基于所述地层位移计的位移数据分别计算所述前端板和所述侧板的所需位移数据。
...【技术特征摘要】
1.一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于在分层填土的过程中，通过土体的相对密度计算出每层填土所需的土体质量后，将土体称重并填充到所述模型箱中，同时用夯锤夯实并用激光水平仪检查；填充达到预定高度后，通过所述激光水平仪确定所述地层位移计和所述土压力盒的具体埋设位置。
3.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于在隧道开挖面主动失稳破坏试验和隧道开挖面被动失稳破坏试验中，所述地层位移计分别布置于所述盾构机开挖区域内的上方、所述盾构机开挖区域边界的上方以及所述盾构机开挖区域一侧的上方，所述地表位移计分别布置于所述盾构机开挖区域内的上方、所述盾构机开挖区域边界的上方以及所述盾构机开挖区域另一侧的上方，所述土压力盒分别布置于所述盾构机开挖区域内的上方、所述盾构机开挖区域的两侧以及所述盾构机开挖区域的两侧的上方。
4.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述地表位移计同静态应变采集仪连接并由所述静态应变采集仪用于采集和记录所有表面位移和变形数据。
5.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述地层位移计同光栅尺位移监测系统连接。
6.如权利要求1所述的一种开挖面主动和被动失稳破坏试验方法，其特征在于所述模型箱为顶部敞口的立方箱体，包括底...
【专利技术属性】
技术研发人员：李少华，黄昌富，王鹏，杜修力，李文兵，李鹏飞，李建旺，姚铁军，张明聚，刘中欣，栾焕强，李治国，童彦劼，周建军，李凤远，
申请(专利权)人：中铁十五局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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