一种隧道管棚施工法模拟开挖装置及其实施方法

摘要

本发明公开了一种隧道管棚施工法模拟开挖装置及其实施方法，包括三维模型试验框架、加载设备、岩土体模型、管棚支护结构和模型监测系统；所述三维模型试验框架为顶部为敞口的立方体箱型结构，加载设备架设在整体框架内结构上方，通过反力板和顶板之间的千斤顶连接，使得顶板向下做加载位移；在所述整体框架内结构内腔中填充有岩土体模型，所述管棚支护结构水平横向钻入隧道工程洞口上侧的岩土体模型中，所述模型监测系统由安装在单管上的应变片和预埋在岩土体模型中的传感器组成。本发明装置通过室内试验近似模拟管棚支护结构下隧道工程的动态施工过程，能够更加精确获取隧道工程管棚施工方法动态应力应变过程。

主权项

一种隧道管棚施工法模拟开挖装置，其特征在于：包括三维模型试验框架、加载设备、岩土体模型（17）、管棚支护结构（18）和模型监测系统；所述三维模型试验框架包括底座（1）、前侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）和右侧板（3），在底座（1）的中间区域设有四条互相垂直的条形深槽，前侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）和右侧板（3）分别插入条形深槽中，前侧板（4）、后侧板（5）、左侧板（2）、右侧板（3）和底座（1）组成顶部为敞口的立方体箱型结构，在立方体箱型结构一侧的前侧板（4）上开设有隧道工程洞口（19），隧道工程洞口（19）处安装有堵头挡板，在立方体箱型结构四周设置紧固框架；所述加载设备包括顶板（6）、若干立柱（7）、若干千斤顶（9）和反力板（8），顶板（6）嵌入所述立方体箱型结构的敞口内，所述若干立柱（7）分别垂直固定在底座（1）边缘区域，所述反力板（8）通过立柱（7）架设在顶板（6）上方，反力板（8）与顶板（6）之间设置千斤顶（9），反力板（8）、顶板（6）和底座（1）之间相互平行；在所述立方体箱型结构内腔中填充有岩土体模型（17），所述岩土体模型（17）由自上而下设置的岩土相似材料层三（16）、岩土相似材料层二（15）和岩土相似材料层一（14）组成；所述管棚支护结构（18）包括若干平行设置的杆状单管（23)，杆状单管（23)水平钻入所述隧道工程洞口（19）上侧的岩土体模型（17）内；所述模型监测系统包括若干应变片（22）和传感器，应变片（22）粘贴在所述单管（23)表层，传感器预埋在所述隧道工程洞口（19）外围的岩土体模型（17）中，应变片（22）和传感器分别通过导线与数据采集装置相连。