本發(fā)明涉及一種模擬全斷面隧道施工引發(fā)地表變形的試驗裝置及試驗方法。
背景技術：
在現(xiàn)有的全斷面法隧道施工技術中，多集中在特定的工程地質條件下的不同全斷面法施工，而沒有相應的模擬裝置，因此不能在實驗室對全斷面法隧道施工過程進行模擬，但是全斷面法隧道施工也會帶來一系列的問題，因此需要提前在實驗室模擬的施工過程，以便了解施工對地表變形的影響規(guī)律，以此能夠快速并準確的估算工程地表變形情況，為后期工程的施工做參考。
技術實現(xiàn)要素：
為克服背景技術中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種模擬全斷面隧道施工引發(fā)地表變形的試驗裝置及試驗方法。
本發(fā)明解決上述問題的技術方案是：
模擬全斷面隧道施工引發(fā)地表變形的試驗裝置，包括箱體、一組推進模型和檢測裝置，所述推進模型包括推進裝置和隧道模型；
所述箱體的頂面設有用于放入土體的開口，所述箱體相對的兩側面分別設有可供推進裝置和隧道模型貫穿的通孔，且兩通孔同軸設置；
所述隧道模型呈空心的管狀，所述推進裝置呈實心的棒狀，且隧道模型的外徑、推進裝置的直徑和通孔的直徑均相等；推進裝置的一端設有軸向把手，且推進裝置的外表面上沿軸向設有刻度；
所述檢測裝置還包括用于布設在土體頂面上的若干個測量點，每個測量點包括一個用于固定在土體頂面上的螺栓，箱體頂部的開口處架設有橫梁，所述橫梁的下表面上對應每個測量點分別設有一個用于測量土體塌陷情況的千分表，且千分表的測頭向下垂直延伸并貼緊螺栓的頂面。
進一步，所述推進裝置為圓柱體狀的木棒。
進一步，所述隧道模型為pe管。
進一步，所述箱體由鋼化玻璃板組成。
進一步，通孔位于箱體側面的中間，且兩通孔之間的長度與隧道模型的長度和推進裝置的長度相等。
采用本發(fā)明所述的模擬全斷面隧道施工引發(fā)地表變形的試驗裝置實施的試驗方法，包括以下步驟：
步驟1，向箱體內填充預定量的土體并壓實，以使土體的頂面平整，且使通孔底部的切線位于土體的頂面所在的平面上；
步驟2，向箱體內水平放入推進裝置，推進裝置與通孔同軸，且使推進裝置的一端位于箱體一側的通孔處，另一端的把手經箱體另一側的通孔外露于箱體；
步驟3，向箱體內繼續(xù)填充預定量的土體并壓實；
步驟4，在土體6頂面上預定位置處布置測量點，并安裝螺栓8；
步驟5，在箱體的開口處架設橫梁，安裝千分表，并確保千分表的測頭向下垂直延伸并貼緊螺栓的頂面；
步驟6，握住把手，按一定抽出速度自箱體一側的通孔向箱體外抽出一定長度的推進裝置，間隔預定停頓時長后，從箱體另一側的通孔內沿軸向插入隧道模型，且自隧道模型觸碰到推進裝置后，繼續(xù)按相同的抽出速度向箱體外抽出相同長度的推進裝置，間隔相同的停頓時長后，再將隧道模型向箱體1內推進至與推進裝置接觸；如此反復，直至推進裝置與箱體完全脫離，隧道模型完全位于箱體內，以模擬全斷面隧道施工；同時在抽出推進裝置的過程中，按預定時間間隔記錄千分表的讀數(shù)；
步驟7，以不同的抽出速度、不同的推進裝置抽出長度和不同的停頓時長重復步驟6，進行多次試驗，并記錄；
步驟8，根據(jù)步驟6和步驟7中得到的各次試驗的抽出速度信息、抽出長度信息、停頓時長信息和千分表讀數(shù)據(jù)信息，繪制各次試驗中每個測量點處的試驗時間-變形量曲線和每個測量點在各次試驗中的最終變形量曲線，模擬不同施工參數(shù)與地表變形之間的確切關系，并找出全斷面隧道施工引發(fā)的土體變形量規(guī)律。
本發(fā)明可以準確的模擬全斷面法隧道施工過程，從而探索和解決全斷面法隧道施工對地表及建筑物的影響問題。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：
1、本發(fā)明所述的試驗裝置結構簡單，造價低廉，方便好用。
2、利用本發(fā)明所述的裝置實施所述的試驗方法，可在實驗室模擬全斷面法隧道施工對地表變形的影響，得到不同施工參數(shù)與地表變形之間的確切關系，為設計與施工方案的優(yōu)化提供依據(jù)，對施工現(xiàn)場周圍已有建筑及構筑物的安全隱患起到有效的預測作用。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
圖2是推進裝置和隧道模型的示意圖。
圖3是圖1的正視圖。
圖4是圖1的俯視圖。
具體實施方式
參照附圖，模擬全斷面隧道施工引發(fā)地表變形的試驗裝置，包括箱體1、一組推進模型和檢測裝置，所述推進模型包括推進裝置2和隧道模型3；
所述箱體1的頂端設有用于放入土體6的開口，所述箱體1相對的兩側分別設有可供推進裝置2和隧道模型3貫穿的通孔5，且兩通孔5同軸設置；
所述隧道模型3呈空心的管狀，所述推進裝置2呈實心的棒狀，且隧道模型3的外徑、推進裝置2的直徑和通孔5的直徑均相等；推進裝置2的一端設有軸向把手4，且推進裝置2的外表面上沿軸向設有刻度；
所述檢測裝置還包括用于布設在土體1頂面上的若干個測量點，每個測量點包括一個用于固定在土體頂面的螺栓8，箱體1頂部的開口處架設有橫梁7，所述橫梁7的下表面上對應每個測量點分別設有一個用于測量土體塌陷情況的千分表9，且千分表9的測頭向下垂直延伸并貼緊螺栓8的頂面。當土體6下沉時，測頭會與螺栓分離，以根據(jù)測頭與螺栓的分離距離來計算土體6變形量。
所述推進裝置2為圓柱體狀的木棒。
所述隧道模型3為pe管。
所述箱體1由鋼化玻璃板組成，相鄰鋼化玻璃板通過玻璃膠連接。
通孔5位于箱體1側面的中間，且兩通孔5之間的長度與隧道模型3的長度和推進裝置2的長度相等。
采用本發(fā)明所述的一種推進模擬試驗裝置實施的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1，向箱體1內填充預定量的土體6并壓實，以使土體6的頂面平整，且使通孔5底部的切線位于土體6的頂面所在的平面上；
步驟2，向箱體1內水平放入推進裝置2，推進裝置2與通孔5同軸，且使推進裝置2的一端位于箱體1一側的通孔處，另一端的把手經箱體1另一側的通孔5外露于箱體1；
步驟3，向箱體1內繼續(xù)填充預定量的土體6并壓實；
步驟4，在土體6頂面上預定位置處布置測量點，并安裝螺栓8；
步驟5，在箱體1的開口處架設橫梁7，安裝千分表9，并確保千分表9的測頭向下垂直延伸并貼緊螺栓8的頂面；
步驟6，握住把手4，按一定抽出速度自箱體一側的通孔5向箱體1外抽出一定長度的推進裝置2，間隔預定停頓時長后，從箱體1另一側的通孔5內沿軸向插入隧道模型3，且自隧道模型3觸碰到推進裝置2后，繼續(xù)按相同的抽出速度向箱體1外抽出相同長度的推進裝置2，間隔相同的停頓時長后，再將隧道模型3向箱體1內推進至與推進裝置2接觸；如此反復，直至推進裝置2與箱體1完全脫離，隧道模型3完全位于箱體1內，以模擬全斷面隧道施工；同時在抽出推進裝置2的過程中，按預定時間間隔記錄千分表9的讀數(shù)；
步驟7，以不同的抽出速度、不同的推進裝置2抽出長度和不同的停頓時長重復步驟5，進行多次試驗并記錄；
步驟8，根據(jù)步驟6和步驟7中得到的各次試驗的抽出速度信息、抽出長度信息、停頓時長信息和千分表讀數(shù)據(jù)信息，繪制各次試驗中每個測量點處的試驗時間-變形量曲線(橫軸為自推進裝置2開始抽出至與箱體2完全分離所需的時長內的時間點，縱軸為每個測量點的千分表在每個時間點上所測出的變形量)和每個測量點在各次試驗中的最終變形量曲線(每個測量點繪制一個最終變形量曲線，橫軸為試驗次數(shù)的編號，縱軸為每個測量點的千分表在推進裝置2與箱體2完全分離至土體穩(wěn)定時所測出的最終變形量)，模擬不同施工參數(shù)與地表變形之間的確切關系，并找出全斷面隧道施工引發(fā)的土體變形量規(guī)律，為實際工程提供有效的參考數(shù)據(jù)。
本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也包括本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。