一種用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法，通過類似于“發(fā)條”的支護(hù)結(jié)構(gòu)：即由鋁合金薄板卷合于中心圓筒體，逐漸調(diào)整松緊狀態(tài)即連續(xù)多次改變支護(hù)變形，分別測讀相應(yīng)的變形值、圍巖壓力值，從而在一次模型試驗(yàn)即一次性獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線，尤其是峰后效應(yīng)段。相比以往通過制作多組不同尺寸的石膏支護(hù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行多工況的模型試驗(yàn)，本發(fā)明省工、省時(shí)、省錢，大大降低了此類試驗(yàn)成本，提高了此類試驗(yàn)效率；而且克服了以往試驗(yàn)方法不能模擬峰后效應(yīng)段的弊端。
【專利說明】一種用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道模型試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及隧道圍巖-支護(hù)特征曲線模型試驗(yàn)方面。

【背景技術(shù)】
[0002]特征曲線法是國際隧道協(xié)會(ITA)歸納的4種隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型之一。圍巖-支護(hù)特征曲線對于確定支護(hù)時(shí)機(jī)和支護(hù)剛度具有重要意義。模型試驗(yàn)方法是確定圍巖-支護(hù)特征曲線的重要方法之一。常用的做法是，制作多組不同尺寸的石膏襯砌模型，以達(dá)到支護(hù)剛度不同的目的，通過進(jìn)行多工況模型試驗(yàn)，獲取不同支護(hù)剛度對應(yīng)不同的圍巖壓力。這就造成了費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)錢，且由于不能模擬超大變形量而對峰后效應(yīng)段無能為力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本發(fā)明的目的是在一次模型試驗(yàn)即一次性獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線，尤其是峰后效應(yīng)段，降低了此類試驗(yàn)成本，提高了此類試驗(yàn)效率。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下的手段實(shí)現(xiàn)的。
[0005]一種用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法，即在模型箱內(nèi)設(shè)置可連續(xù)改變支護(hù)作用力的支護(hù)機(jī)構(gòu)130，通過連續(xù)改變支護(hù)變形一次性獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線，尤其是峰后效應(yīng)段，其具體步驟包括:
[0006]I)在模型箱內(nèi)100放入支護(hù)機(jī)構(gòu)130，從地表插入帶套管的鐵絲直抵拱頂襯砌，通過百分表讀取鐵絲變位來測拱頂沉降；然后加入巖土填蓋至實(shí)驗(yàn)條件；支護(hù)機(jī)構(gòu)130的外表面設(shè)置有提供壓力測量的壓力盒200 ；
[0007]2)逐漸釋放支護(hù)機(jī)構(gòu)130的支護(hù)力，并通過壓力盒200獲取圍巖壓力值；調(diào)整支護(hù)機(jī)構(gòu)130的松緊狀態(tài)即連續(xù)多次改變支護(hù)變形，分別測讀相應(yīng)的變形值、圍巖壓力值，從而在一次模型試驗(yàn)即一次性獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線，尤其是峰后效應(yīng)段。
[0008]本發(fā)明方法在一次模型試驗(yàn)過程中可連續(xù)調(diào)整支護(hù)變形，且可調(diào)整范圍大，一次性獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線，省工、省時(shí)、省錢，大大降低了此類試驗(yàn)成本，提高了此類試驗(yàn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明模型箱示意圖。
[0010]圖2為圖1的A-A剖視圖(安裝支護(hù)和量測設(shè)備后)。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例(以測試拱頂部位圍巖壓力與變形的關(guān)系曲線為例)對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012](I)根據(jù)剛度需求選擇合適厚度的鋁合金材料，并根據(jù)所研究隧道斷面形式及模型尺寸，選擇鋁合金薄板及中心圓筒尺寸，如圖所示，130為支護(hù)機(jī)構(gòu)，100為模型箱，110為模型箱外圍增強(qiáng)筋板。120為“發(fā)條”支護(hù)機(jī)構(gòu)130安裝通道，實(shí)驗(yàn)時(shí)支護(hù)機(jī)構(gòu)130通過安裝通道置入模型箱內(nèi)。為方便操作，在“發(fā)條”支護(hù)機(jī)構(gòu)130襯砌的中心圓筒140焊接手搖柄，并增加滾動軸承裝置。
[0013](2)將“發(fā)條”襯砌安裝到試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖洌⒃诠绊敳课磺度雺毫?，由于襯砌與壓力盒之間有相對的滑動，故提前在“發(fā)條”襯砌的外表面涂抹潤滑油；為測拱頂沉降，從地表插入帶套管的鐵絲直抵拱頂襯砌，通過百分表讀取鐵絲變位，實(shí)際試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D2所示。
[0014](3)根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，選定若干種“發(fā)條”襯砌松緊狀態(tài)，比如在“發(fā)條”縮緊1/2圈、I圈、3/2圈、2圈、5/2圈分別測試讀數(shù)。實(shí)際操作時(shí)通過轉(zhuǎn)動手柄，并用卡銷鎖定。待壓力盒與百分表數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄該數(shù)據(jù)。與此同理，記錄“發(fā)條”不同松緊狀態(tài)的多組數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)即可用于繪制圍巖-支護(hù)特征曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法，即在模型箱內(nèi)設(shè)置可連續(xù)變化支護(hù)作用力的支護(hù)機(jī)構(gòu)(130)，通過連續(xù)改變支護(hù)變形一次性獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線，尤其是峰后效應(yīng)段，其具體步驟包括: 1)在模型箱內(nèi)(100)放入支護(hù)機(jī)構(gòu)(130)，從地表插入帶套管的鐵絲直抵拱頂襯砌，通過百分表讀取鐵絲變位來測拱頂沉降；然后加入巖土填蓋至實(shí)驗(yàn)條件；支護(hù)機(jī)構(gòu)(130)的外表面設(shè)置有提供壓力測量的壓力盒(200)； 2)逐漸調(diào)整支護(hù)機(jī)構(gòu)(130)的松緊狀態(tài)，即連續(xù)多次改變支護(hù)變形，分別測讀相應(yīng)的變形值、圍巖壓力值，從而在一次模型試驗(yàn)即一次性獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線，尤其是峰后效應(yīng)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法，其特征在于，所述支護(hù)機(jī)構(gòu)(130)為一類似于“發(fā)條”的機(jī)械機(jī)構(gòu)，由彈性金屬卷材及釋放控制機(jī)構(gòu)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法，其特征在于，所述彈性金屬卷材為按實(shí)驗(yàn)要求選定厚度的卷合于中心圓筒體的鋁合金薄板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之用于獲取圍巖-支護(hù)全過程特征曲線的模型試驗(yàn)方法，其特征在于，所述鋁合金薄板寬度與試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖涑叽缙ヅ?；長度根據(jù)需要產(chǎn)生的變形量決定，變形量越大，長度越長；厚度采用0.2mm?1mm。
【文檔編號】G01M99/00GK104236943SQ201410456998
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】仇文革, 章慧健 申請人:西南交通大學(xué)