本發(fā)明涉及隧道工程模型試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著我國鐵路、公路及水利等工程的大量建設(shè)，隧道與地下工程遭遇特殊工程或地質(zhì)環(huán)境的可能性也在逐步增加。研究特殊工程或地質(zhì)環(huán)境下隧道圍巖的變形、破壞規(guī)律及結(jié)構(gòu)的受力變形規(guī)律對(duì)隧道工程的建設(shè)具有重要意義。而模型試驗(yàn)正是研究隧道圍巖變形破壞規(guī)律和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形特征的重要方法之一。

2、現(xiàn)有隧道模型試驗(yàn)通常在對(duì)模型箱施加壓力后，直接開挖隧道并將石膏、銅片等作為初期支護(hù)模擬材料手動(dòng)布置于隧道洞壁，難以保證初期支護(hù)模擬材料的均勻布置，同樣難以保證模擬材料與原型隧道初期支護(hù)物理力學(xué)性能的相似性?；蛘邔㈩A(yù)制的初期支護(hù)模型預(yù)埋進(jìn)土中開展試驗(yàn)，然而這樣將使模型試驗(yàn)中隧道開挖卸荷、應(yīng)力釋放的過程與實(shí)際不符。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種操作方便、模擬效果更真實(shí)的應(yīng)力釋放試驗(yàn)裝置。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，包括有環(huán)繞隧道模型內(nèi)壁的初期支護(hù)模型，所述初期支護(hù)模型周外壁與所述隧道模型內(nèi)壁之間設(shè)置有充氣氣囊，所述初期支護(hù)模型內(nèi)側(cè)繞所述隧道模型軸線均勻設(shè)置有多個(gè)支撐塊，所述支撐塊與所述初期支護(hù)模型內(nèi)側(cè)壁抵接；

3、所述初期支護(hù)模型內(nèi)側(cè)還設(shè)置有伸縮支架，所述伸縮支架包括有與所述支撐塊一一對(duì)應(yīng)的伸縮端，所述伸縮端與所述支撐塊連接且可驅(qū)動(dòng)所述支撐塊向遠(yuǎn)離所述初期支護(hù)模型內(nèi)側(cè)壁的方向運(yùn)動(dòng)。

4、本發(fā)明的有益效果是：通過釋放充氣氣囊內(nèi)的氣體，模擬隧道開挖后至初期支護(hù)模型安裝前圍巖的應(yīng)力釋放量，且應(yīng)力釋放量可通過氣囊厚度進(jìn)行控制；伸縮支架和支撐塊則向初期支護(hù)模型提供與圍巖壓力相等的支護(hù)反力，并通過伸縮支架可快速撤除支護(hù)反力，模擬真實(shí)性強(qiáng)，使用方便。

5、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

6、進(jìn)一步，還包括有模型箱，所述隧道模型位于所述模型箱內(nèi)；

7、所述伸縮支架包括有螺紋桿，所述螺紋桿軸線與所述隧道模型軸線平行，所述螺紋桿一端部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于所述模型箱內(nèi)側(cè)壁上，所述螺紋桿上套設(shè)有套筒，所述套筒與所述螺紋桿螺紋連接，所述套筒周外壁繞軸線均勻鉸接有多個(gè)支撐桿的一端，所述支撐桿另一端與所述支撐塊鉸接。

8、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過螺紋桿統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)各個(gè)支撐塊，為初期支護(hù)模型提供支護(hù)力或釋放應(yīng)力，便于調(diào)節(jié)支護(hù)力，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

9、進(jìn)一步，所述支撐塊為楔形木塊，所述支撐塊繞所述隧道模型軸線均勻設(shè)置，相鄰支撐塊之間設(shè)置有可拆卸木塊。

10、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：能夠組合完整的環(huán)狀，且拆裝方便。

11、進(jìn)一步，所述可拆卸木塊上固定設(shè)有固定錨栓，所述支撐塊上可拆卸地設(shè)置有可拆錨栓，所述固定錨栓與相鄰的可拆錨栓之間通過固定鋼板固定連接。

12、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：便于將支撐塊和可拆卸木塊固定，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

13、進(jìn)一步，所述螺紋桿遠(yuǎn)離所述模型箱內(nèi)側(cè)壁的一端固定設(shè)有旋轉(zhuǎn)把手。

14、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：便于工作人員操作螺紋桿。

15、進(jìn)一步，所述支撐塊數(shù)量為三個(gè)以上。

16、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：能夠組合完整的環(huán)狀。

技術(shù)特征：

1.一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括有環(huán)繞隧道模型內(nèi)壁的初期支護(hù)模型(2)，所述初期支護(hù)模型(2)周外壁與所述隧道模型內(nèi)壁之間設(shè)置有充氣氣囊(1)，所述初期支護(hù)模型(2)內(nèi)側(cè)繞所述隧道模型軸線均勻設(shè)置有多個(gè)支撐塊(4)，所述支撐塊(4)與所述初期支護(hù)模型(2)內(nèi)側(cè)壁抵接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括有模型箱，所述隧道模型位于所述模型箱內(nèi)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述支撐塊(4)為楔形木塊，所述支撐塊(4)繞所述隧道模型軸線均勻設(shè)置，相鄰支撐塊(4)之間設(shè)置有可拆卸木塊(5)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述可拆卸木塊(5)上固定設(shè)有固定錨栓(6)，所述支撐塊(4)上可拆卸地設(shè)置有可拆錨栓(7)，所述固定錨栓(6)與相鄰的可拆錨栓(7)之間通過固定鋼板(8)固定連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述螺紋桿(301)遠(yuǎn)離所述模型箱內(nèi)側(cè)壁的一端固定設(shè)有旋轉(zhuǎn)把手(304)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述支撐塊(4)數(shù)量為三個(gè)以上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種模擬隧道開挖應(yīng)力釋放的試驗(yàn)裝置，屬于隧道工程模型試驗(yàn)領(lǐng)域，包括有環(huán)繞隧道模型內(nèi)壁的初期支護(hù)模型，所述初期支護(hù)模型周外壁與隧道模型內(nèi)壁之間設(shè)置有充氣氣囊，初期支護(hù)模型內(nèi)側(cè)設(shè)置有支撐塊；所述初期支護(hù)模型內(nèi)側(cè)還設(shè)置有伸縮支架，所述伸縮支架包括有多個(gè)伸縮端，所述伸縮端與支撐塊連接且可驅(qū)動(dòng)支撐塊向遠(yuǎn)離初期支護(hù)模型內(nèi)側(cè)壁的方向運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果是：通過釋放充氣氣囊內(nèi)的氣體，模擬隧道開挖后至初期支護(hù)模型安裝前圍巖的應(yīng)力釋放量，且應(yīng)力釋放量可通過氣囊厚度進(jìn)行控制；伸縮支架和支撐塊則向初期支護(hù)模型提供與圍巖壓力相等的支護(hù)反力，并通過伸縮支架可快速撤除支護(hù)反力，模擬真實(shí)性強(qiáng)，使用方便。

技術(shù)研發(fā)人員：聞毓民,朱斌忠,鄭余朝,郭佳奇,章慧健,龔倫,羅超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23