CN104833538A - 一种模拟隧道施工的相似模型试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种模拟隧道施工的相似模型试验方法，确定相似准数导出方法和相似准数选择方案后对各模型试验内容的相似准数进行计算；选取和制作相似模型的材料；确立动载荷相似模型产生的荷载与隧道施工过程的影响关系；按计算相似准数所得的尺寸制作试验台、数据测试及采集装置和相似模型；对试验台、数据测试及采集装置以及相似模型进行组装；组装完成后的试验模型开始动载荷影响下的隧道施工过程模拟并完成测试数据的采集；由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例能够比较完善的反应实际工程中的动载影响，试验精度能够满足工程需求，在满足精度控制的前提下降低试验成本、简化试验过程以及降低技术难度。

Description

一种模拟隧道施工的相似模型试验方法

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种模拟隧道施工的相似模型试验方法。

背景技术

模型试验研究方法一直以来都是作为隧道工程研究的一种重要手段，对隧道工程的发展起着很大的推动作用，特别是在一些地质复杂、工程艰难、意义重大的隧道工程中，模型试验更是发挥着不可缺少的作用，为工程设计与施工提供了宝贵的试验数据。如为了配合设计，大瑶山隧道做了大量的结构模型试验，并取得了大量试验成果，为工程的修建提供了依据；北京地铁复—八线区间隧道也进行了复合式衬砌模型试验，考虑了单层衬砌和复合式衬砌的各自承载能力；南水北调穿黄隧道工程进行了模型试验，主要是结构模型试验，研究圆形预制管片内外层衬砌在内水压力和外水压力下的变形规律，模型没有考虑围岩的作用；上海延安东路越江隧道曾进行过1:1的衬砌结构模型试验，秦岭隧道也进行过模型试验。可以说模型试验研究在隧道工程中是历史悠久，成果丰硕的。

然而，利用模型试验模拟地下工程下穿受动载影响的既有建(构)筑物时，传统的试验方法一是将作用在既有建(构)筑物的动载等效为静载进行试验，这种方法能在一定程度上得出支护结构、地层的变形和受力的大小及规律，但当动载影响下的隧道及地下工程施工对地表的控制标准较高时(如隧道及地下工程下穿不停航机场跑道或不停运高铁线路)，这种静力等效的方法显然不能满足精度要求；另外还可以通过离心试验等其它大型精密仪器对动载进行模拟，这一方法能够满足精度控制的要求，但试验成本较高、试验过程复杂、技术难度较大。

发明内容

本发明实施例为了在满足精度控制的前提下降低试验成本、简化试验过程以及降低技术难度，提供了一种隧道施工模拟相似模型试验方法。

本发明实施例提供的一种隧道施工模拟相似模型试验方法，包括如下步骤，确定相似准数导出方法和相似准数选择方案后对各模型试验内容的相似准数进行计算；选取和制作相似模型的材料；确立动载荷相似模型产生的荷载与隧道施工过程的影响关系；按计算相似准数所得的尺寸制作试验台、数据测试及采集装置和相似模型；对所述试验台、所述数据测试及采集装置以及所述相似模型进行组装；组装完成后的试验模型开始动载荷影响下的隧道施工过程模拟并完成测试数据的采集。

进一步地，所述相似准数的导出方法包括定律分析法、方程分析法和量纲分析法。

进一步地，所述相似准数选择方案包括原型材料方案、低弹模相似材料方案和改变容重的相似材料方案。

进一步地，所述原型材料方案所得相似准数包括：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₀；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝1；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝1；

位移相似准数：α_δ＝α_εα_l＝α_lα_σ/α_E＝C₀ ²。

进一步地，所述低弹模相似材料方案所得相似准数如下：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₀；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝C₀；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝1；

位移相似准数：α_δ＝α_εα_l＝α_lα_σ/α_E＝C₀。

进一步地，所述改变容重的相似材料方案所得相似准数如下：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₁；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝C₂；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝C₃。

进一步地，所述试验台包括试验台架、侧限板、液压加载板、动力输出装置和监测平台；所述液压加载板设在所述试验台架的顶面、左侧面和右侧面；所述侧限板设在所述试验台架的正面和背面；所述动力输出装置设在所述试验台架内部；所述监测平台设在所述动力输出装置上方。

进一步地，所述相似模型包括隧道围岩相似模型、地面板相似模型、主隧道相似模型、管幕相似模型和动载荷相似模型；所述隧道围岩相似模型设在所述试验台架内；所述主隧道相似模型设在所述隧道围岩相似模型内；所述管幕相似模型设在所述主隧道相似模型的四周；所述地面板相似模型设在所述管幕相似模型的上方；所述动载荷相似模型设在所述地面板相似模型的上方。

进一步地，所述数据测试及采集装置包括变形传递杆、百分表、应力应变元器件、信号接收器和数据信号传输电缆；所述变形传递杆的第一端设在所述隧道围岩相似模型内；所述变形传递杆通过所述监测平台固定；所述百分表连接所述变形传递杆的第二端；所述应力应变元器件设在所述管幕相似模型和所述主隧道相似模型周围型周围；所述数据信号传输电缆的第一端连接所述信号接收器；所述数据信号传输电缆的第二端连接所述应力应变元器件；所述信号接收器设在所述试验台外部。

进一步地，所述动力输出装置包括电动马达、传动链杆、传力轨道和控制器；所述传力轨道设在所述地面板相似模型的表面；所述电动马达设在所述地面板相似模型的第一端；所述控制器设在所述电动马达上并与所述电动马达电连接；所述传动链杆的第一端连接所述电动马达；所述传动链杆的第二端连接所述动荷载相似模型。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例能够比较完善的反应实际工程中的动载影响，试验精度能够满足工程需求，在满足精度控制的前提下降低试验成本、简化试验过程以及降低技术难度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种模拟隧道施工的相似模型试验方法的流程图；

图2为模拟隧道围岩的基本材料示意图；

图3为发明实施例一的管幕相似模型；

图4为发明实施例一的初期支护结构相似模型；

图5为发明实施例一的A380客机示意图；

图6为发明实施例一的A380客机的机轮分布示意图；

图7为发明实施例一的A380客机相似模型；

图8为发明实施例一的相似模型试验组装图；

图9为发明实施例一的隧道施工步序模拟示意图；

图10为发明实施例一试验模型地表沉降及管幕沉降测点分布图；

图11为发明实施例一地表沉降测点及管幕沉降测点布置图；

图12为发明实施例一施工过程模拟步序图；

图13为发明实施例一施工过程模拟步序图；

图14为发明实施例一施工过程模拟步序图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例

为了解决上述现有技术的缺点，本发明实施例设计了一种模拟隧道施工的相似模型试验方法，模拟隧道施工的相似模型试验方法的结构图如图1所示，

包括如下步骤，

步骤S110，确定相似准数导出方法和相似准数选择方案后对各模型试验内容的相似准数进行计算；

步骤S120，选取和制作相似模型的材料；

步骤S130，确立动载荷相似模型产生的荷载与隧道施工过程的影响关系；

步骤S140，按计算相似准数所得的尺寸制作试验台、数据测试及采集装置和相似模型；

步骤S150，对试验台、数据测试及采集装置以及相似模型进行组装；组装完成后的试验模型开始动载荷影响下的隧道施工过程模拟并完成测试数据的采集。

在优选方案中相似准数的导出方法包括定律分析法、方程分析法和量纲分析法。

相似准数的导出方法主要有定律分析法、方程分析法与量纲分析法。

定律分析法是当对所研究的现象已经掌握其全部物理定律并能辨别其主次时，通过现象的主要物理定律就可得到反映现象实质的项。

定律分析法的缺点是流于就事论事及必须找出全部物理定律。

方程分析法是由反映物理过程的基本方程和全部单值条件导出相似准则的方法。采用此方法的前提条件是对所研究的问题能建立出数学方程或方程组和给出单值条件式(包括边界条件)。

方程分析法的优点是：①结构严密，能反映对现象来说最为本质的物理定律，故解决问题时结论可靠；②分析过程程序明确，分析步骤易于检查；③各种成分的地位一览无遗，有利于推断、比较和校验。

方程分析法的缺点是：①在方程尚处于建立阶段时，需要人们对现象的机理有很深入的知识；②在有了方程以后，由于运算上的困难，也并非任何时候都找到它的完整解。或者只能在一定假设条件下找出它的近似解，从而在某种程度上失去了它原来的意义。

量纲分析法是以相似定理为基础，通过物理量量纲齐次性的原则，确定各物理量之间关系的方法。

量纲分析法的优点是可以用来校核理论或者实验导出的物理方程式的正确性；借助量纲的因次分析的简单方法能求出各个孤立变量之间的某种联系，这些联系反映了一定的物理规律。

量纲分析法的缺点是：①量纲分析无法考虑现象的单值条件，因此往往难以构成现象相似的充要条件。②很难区别量纲相同但是却具有不同物理意义的物理量(例如，压力、应力、内聚力、外附力、弹性模量等物理量均具有相同的量纲[FL-2]，但意义不同)，从而无法显示现象的内部结构和各物理量所占据的地位。③很难控制量纲为零的物理量。尽管它们具有自身的物理意义，但置入与否并不影响无量纲综合数群--相似准则的形成。④很难发现在关系方程中常会遇到的带有量纲的物理常数，从而在试验中混同于含有其量纲成分的物理量一起处理，使常数变成了变数成分。

在优选方案中相似准数选择方案包括原型材料方案、低弹模相似材料方案和改变容重的相似材料方案。

在优选方案中原型材料方案所得相似准数包括：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₀；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝1；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝1；

位移相似准数：α_δ＝α_εα_l＝α_lα_σ/α_E＝C₀ ²。

原型材料方案的优点：①选用原型材料，试验土层可以选用与现场相近的土层或者取现场的土层，这样就避免了相似材料的配比难题；②衬砌结构可以用混凝土按几何相似准数浇筑，材料易取，且结构的物理力学参数以及渗透系数可以和现场的做到很好的一致。

原型材料方案的缺点和难点：①理论要求试验中要保证岩层于隧道结构处于弹性受力阶段，这一点在试验中控制可能有些难度；②应力场相似上，按方程分析法导出的相似准数推导，如果取原型材料，则应变的相似准数不为1，也有文献中提到可以允许应变的相似准数不为1，但应变的相似准数值偏得较大；③衬砌结构的几何缩小造成的影响如何评价还不明确。

在优选方案中低弹模相似材料方案所得相似准数如下：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₀；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝C₀；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝1；

位移相似准数：α_δ＝α_εα_l＝α_lα_σ/α_E＝C₀。

低弹模相似材料方案的优点：①相似理论成熟，思路清晰，且对于应力、位移并无限制，同样适用于大变形非线性的问题，只要满足几何相似及应力应变关系相似，则结论均适用；②相似材料弹性模量较低，试验的受力变形相似准数变大，便于试验测试。

低弹模相似材料方案的缺点和难点：①相似材料比较难配，要求相似材料的弹性模量降低倍数较大，同时还要求材料的容重保持与原型一致；②对于衬砌结构，弹性模量降低后还要保证结构的强度，且要求材料的应力应变关系相似。

在优选方案中改变容重的相似材料方案所得相似准数如下：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₁；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝C₂；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝C₃。

改变容重的相似材料方案的优点：①相似理论成熟，思路清晰，且对于应力、位移并无限制，同样适用于大变形非线性的问题，只要满足几何相似及应力应变关系相似，则结论均适用；②解决一些相似材料配比难度。

改变容重的相似材料方案的缺点和难点：①相似材料容重改变是有限制的，相似材料的弹性模量还是要求降低不少，相似材料配比还是有一定的难度；②采用自重加载系统可以来相对增加容重，按本模型试验的工程背景及设备加载能力，可以很大的提高相似材料的“容重”，但是衬砌结构的实际容重是不变，结构受力较难分析。

原型相关参数如下：

围岩主要参数加权平均如下：

原型隧道初期支护结构的主要参数如下：

注：t为管幕壁厚度。

原型隧道初期支护结构如图2所示。

相似准数确定方法的选取：

围岩相似准数。围岩模拟选用低弹模相似材料方案，确定隧道围岩相似模型的相似准数如下：

容重相似准数：α_γ＝1

几何相似准数：α_l＝24.25

泊松比相似准数：α_μ＝1

弹性模量相似准数：α_E＝α_r·α_l＝24.25

管幕相似准数。按照纵向等效抗弯刚度确定管幕相似准数为：

$\frac{E_p{I}_p}{E_m{I}_m}=\frac{E_{p1}{I}_{p1}+E_{p2}{I}_{p2}}{E_{m1}{I}_{m1}+E_{m2}{I}_{m2}}={\mathrm{\α}}_E{\mathrm{\α}}_l^4$

初支结构相似准数。弯曲变形相似准则将衬砌壳体视为薄板结构，推导其相似准数为：

${\mathrm{\α}}_h=\frac{1}{h}\frac{E_P}{E_m}$

相似材料的选取及相似模型制作

隧道围岩相似模型。采用铁粉、细砂、细木屑、粘土(如图3所示)作为制作模型土体的基本材料，通过对相似材料容重比、含水率、粘聚力、内摩擦角、压缩模量等基本物理力学指标进行相关试验确定隧道围岩相似模型的配比如下表所示。

隧道围岩相似模型的验证。原状围岩与模型围岩参数对比如下表所示。

实际得到模型试验中的相似准数如下：

α_l＝24.25

α_γ＝0.98

$\frac{{\mathrm{\α}}_E}{{\mathrm{\α}}_l{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\γ}}}=\frac{21.8}{24.25\×0.98}=0.92\≈1$

α_σ＝α_r·α_l＝0.98×24.25＝23.77

管幕结构相似材料。由管幕结构相似准则选用弹性模量＝3.53GPa、外径R＝40mm、壁厚t＝2mm的硬聚PVC管材模拟钢管；用水：石膏＝1.05：1的石膏管幕填充材料，如图3所示。

衬砌结构相似材料。采用水泥石膏砂浆模拟初支混凝土材料，通过单轴抗压强度试验和弹性模量试验确定砂、水泥、石膏、水的配合比为砂：水泥：石膏：水＝5：0.3：0.7：1.31。

根据等效抗弯准则：

$h_m=\frac{h_p}{n}{\left[\frac{E_P(1-{{\mathrm{\μ}}_m}^2)}{E_m(1-{{\mathrm{\μ}}_p}^2)}\right]}^{1/3}$

$h_m=\frac{35}{24.25}\×3\sqrt{\frac{21}{4.8}}=2.4\mathrm{cm}$

确定初期支护厚度24mm，临时支护厚度20mm，确定支护结构模型横断面尺寸取作998m×386mm。具体尺寸参数如图4所示。

I22A型钢及钢筋网同样按照等效抗弯准则，用29号铁丝()与11号铁丝(0.35mm细铁丝网)进行模拟。

初期支护相似材料验证。隧道结构的模型试验相似材料选用与原型材料相同的混凝土材料组成，初期支护和二次衬砌的模型相似材料的选用如下表所示。

动载相似模拟。地表移动荷载主要由飞机移动产生，其荷载作用产生在飞机起飞、降落与滑行三个阶段。本实例模拟动荷模型以A380(如图7所示)为例，A380的基本参数如下表所示：

最大滑行重量	592,000kg
		前轮尺寸	1400(530R23
前轮压力	11.8bar(171psi)
		机翼起落架尺寸	56(22R24
机翼起落架压力	13.6bar(197psi)
		主起落架尺寸	56(22R24
主起落架压力	13.6bar(197psi)

根据MH5004—2009《民用机场水泥混凝土道面设计规范》A380飞机飞行跑道道面荷载见下表。

模型试验以最大滑行荷载为最不利荷载，模拟飞机最大滑行重量对洞室开挖产生的影响。

根据集中力的相似准则：

${\mathrm{\α}}_F={\mathrm{\α}}_{\mathrm{\σ}}{\mathrm{\α}}_L^2$

α_σ＝α_γα_L

${\mathrm{\α}}_F={\mathrm{\α}}_{\mathrm{\γ}}{\mathrm{\α}}_L^3$

计算得飞机模型的重量为41.5kg，如图8所示

跑道板实际厚度0.8m，按照几何相似理论，采用33mm厚水泥石膏砂浆对硬化层进行模拟。

相似模型试验材料组装。

如图9所示，将围岩相似模型材料1按配比拌合均匀后放入试验台架2置，在隧道围岩相似模型1中预埋管幕相似模型3、应变片4(布置位置如图9所示)、传移传递杆5(布置位置如图9所示)，封闭试验台架2完成隧道围岩相似模型1的静置，去除试验台架2的顶板，在隧道围岩相似模型1的顶面加设机场跑道相似模型(地面板相似模型)6，待机场跑道相似模型6硬化后，将A380客机模型(动载荷相似模型)7放置在机场跑道相似模型6上面，通过传动链杆8将A380客机模型7与电动马达9相连，在动荷载相似模型上部搭建监测平台10，将百分表11安装在监测平台10上，并与变形传递链杆5相连，将应变片4与数据采集仪12连接。

施工过程模拟。

相似模型试验材料组装完毕静置10天后，去掉试验台架2的前后侧板，进行施工过程的模拟。

通过电机牵引A380客机模型在机场跑道相似材料运动产生动荷载的同时，按照图10所示的施工步序展开隧道的施工，并完成相应监测数所的采集。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例不仅能够满足隧道的开挖过程、隧道超前支护状态、外界动荷载对隧道影响的模拟，还能通过自带的监测系统完成数据的采集与分析，对隧道开挖的变形量、支护手段的控制能力、外界动荷载对隧道施工的影响程度进行评价和优化。

本领域技术人员应能理解，图1仅为简明起见而示出的模拟隧道施工的相似模型试验方法，但这种省略无疑是以不会影响对发明实施例进行清楚、充分的公开为前提的。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于包括如下步骤，

确定相似准数导出方法和相似准数选择方案后对各模型试验内容的相似准数进行计算；

选取和制作相似模型的材料；

确立动载荷相似模型产生的荷载与隧道施工过程的影响关系；

按计算相似准数所得的尺寸制作试验台、数据测试及采集装置和相似模型；

对所述试验台、所述数据测试及采集装置以及所述相似模型进行组装；

组装完成后的试验模型开始动载荷影响下的隧道施工过程模拟并完成测试数据的采集。

2.根据权利要求1所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述相似准数的导出方法包括定律分析法、方程分析法和量纲分析法。

3.根据权利要求2所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述相似准数选择方案包括原型材料方案、低弹模相似材料方案和改变容重的相似材料方案。

4.根据权利要求3所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述原型材料方案所得相似准数包括：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₀；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝1；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝1；

位移相似准数：α_δ＝α_εα_l＝α_lα_σ/α_E＝C₀ ²。

5.根据权利要求4所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述低弹模相似材料方案所得相似准数如下：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₀；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝C₀；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝1；

位移相似准数：α_δ＝α_εα_l＝α_lα_σ/α_E＝C₀。

6.根据权利要求5所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述改变容重的相似材料方案所得相似准数如下：

几何相似准数：α_l＝l_p/l_m＝C₁；

弹模相似准数：α_E＝E_p/E_m＝C₂；

泊松比相似准数：α_μ＝μ_p/μ_m＝1；

容重相似准数：α_γ＝γ_p/γ_m＝C₃。

7.根据权利要求6所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述试验台包括试验台架、侧限板、液压加载板、动力输出装置和监测平台；

所述液压加载板设在所述试验台架的顶面、左侧面和右侧面；

所述侧限板设在所述试验台架的正面和背面；

所述动力输出装置设在所述试验台架内部；

所述监测平台设在所述动力输出装置上方。

8.根据权利要求7所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述相似模型包括隧道围岩相似模型、地面板相似模型、主隧道相似模型、管幕相似模型和动载荷相似模型；

所述隧道围岩相似模型设在所述试验台架内；

所述主隧道相似模型设在所述隧道围岩相似模型内；

所述管幕相似模型设在所述主隧道相似模型的四周；

所述地面板相似模型设在所述管幕相似模型的上方；

所述动载荷相似模型设在所述地面板相似模型的上方。

9.根据权利要求8所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述数据测试及采集装置包括变形传递杆、百分表、应力应变元器件、信号接收器和数据信号传输电缆；

所述变形传递杆的第一端设在所述隧道围岩相似模型内；

所述变形传递杆通过所述监测平台固定；

所述百分表连接所述变形传递杆的第二端；

所述应力应变元器件设在所述管幕相似模型和所述主隧道相似模型周围型周围；

所述数据信号传输电缆的第一端连接所述信号接收器；

所述数据信号传输电缆的第二端连接所述应力应变元器件；

所述信号接收器设在所述试验台外部。

10.根据权利要求9所述的模拟隧道施工的相似模型试验方法，其特征在于，

所述动力输出装置包括电动马达、传动链杆、传力轨道和控制器；

所述传力轨道设在所述地面板相似模型的表面；

所述电动马达设在所述地面板相似模型的第一端；

所述控制器设在所述电动马达上并与所述电动马达电连接；

所述传动链杆的第一端连接所述电动马达；

所述传动链杆的第二端连接所述动荷载相似模型。