CN104990659A - 一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置 - Google Patents
一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104990659A CN104990659A CN201510347077.0A CN201510347077A CN104990659A CN 104990659 A CN104990659 A CN 104990659A CN 201510347077 A CN201510347077 A CN 201510347077A CN 104990659 A CN104990659 A CN 104990659A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test
- slurry
- tunnel
- circular
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明是一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置,包括主体框架、盾构机模拟装置、测量系统和浆液循环系统,主体框架包括模型箱、活动板和液压千斤顶;盾构机模拟装置包括圆形加压柱和液压拉杆;测量系统包括土压力计、孔隙水压力计和数据采集仪;浆液循环系统包括浆液池、泥浆泵、压力表、软管。液压千斤顶向试验膨胀土施加轴向荷载,圆形加压柱模拟盾构机,循环浆液向试验掌子面施加泥水压力,利用数据采集仪采集并记录试验膨胀土各测量点土压力和孔隙水压力数据。本发明能够精确测量泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力及膨胀范围,弥补已有方法不足,能够为工程地质、隧道工程等相关领域提供泥水平衡盾构隧道膨胀土膨胀性能参数。
Description
技术领域
本发明属于地质工程、隧道工程技术领域,尤其是涉及一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置。
背景技术
1938年美国垦务局在一座钢制的虹吸管工程中,首先发现了膨胀土问题,随后引起了广泛关注。到上世纪60年代,膨胀土问题受到广泛重视而相关研究迅速发展。尤其涉及泥水平衡盾构隧道,在盾构机停机过程中需利用浆液持续向掌子面施加荷载以保证掌子面稳定性,在此过程中浆液向掌子面附近土体渗透,膨胀土吸水后发生膨胀变形,在盾构机和周围土体约束下产生膨胀力。以往研究大多采用现场监测手段,然而,由于现场环境较为复杂且干扰因素较多,往往无法获得真实有效的膨胀力及膨胀范围。综上所述,目前尚无一款能够测试膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力的试验装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述技术缺陷而提供的一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置,其特征在于,该装置包括主体框架、盾构机模拟装置、测量系统和浆液循环系统。
所述的主体框架包括模型箱、活动板和液压千斤顶。所述的模型箱整体框架采用角钢支撑,三个侧面采用固定钢化玻璃,一个侧面采用固定钢板,顶底面采用可拆卸钢板;所述的侧面固定钢板设有圆形开孔用于圆形加压柱穿越;所述的圆形开孔与圆形加压柱接触部位设有防渗胶圈;所述的活动板包含上、下两块,位于模型箱内,可沿竖直方向移动,两块活动板中间为试验膨胀土;所述的液压千斤顶包括两个,分别位于上活动板上方和下活动板下方,用于对试验膨胀土施加竖向荷载。
所述的盾构机模拟装置包括圆形加压柱和液压拉杆。所述的圆形加压柱内端从模型箱侧壁伸入并与试验掌子面接触,圆形加压柱内部设有浆液循环通道;所述的浆液循环通道可使浆液从外部浆液循环系统流入或流出试验掌子面;所述的液压拉杆与圆形加压柱外端连接,通过液压拉杆可使圆形加压柱沿水平方向移动或向试验掌子面施加水平荷载。
所述的测量系统包括若干土压力计、若干孔隙水压力计和数据采集仪。所述的土压力计和孔隙水压力计分别布设于活动板内表面以及沿试验掌子面水平方向;所述的土压力计用于测量试验膨胀土应力分布;所述的孔隙水压力计用于测量试验膨胀土孔隙水压力分布;所述的数据采集仪用于采集并记录土压力计和孔隙水压力计测量数据。
所述的浆液循环系统包括浆液池、泥浆泵、压力表、软管。所述的浆液池用于盛放循环所需浆液,其内部设有搅拌桨,用于搅拌浆液;所述的泥浆泵用于对循环浆液进行加压,从而实现对试验掌子面施加泥水压力;所述的压力表用于指示浆液压力;所述的软管分别连接浆液池、泥浆泵、压力表和圆形加压柱,用于实现浆液循环。
本发明的使用:首先将模型箱顶板、上液压千斤顶和上活动板拆除,利用液压拉杆将圆形加压柱移动至预设位置,向模型箱内填放试验膨胀土并分层击实,同时埋设测量所需土压力计与孔隙水压力计,当试验膨胀土填放至预设高度时在其上方分别放置上活动板、上液压千斤顶和模型箱顶板,通过上下液压千斤顶向试验膨胀土施加轴向荷载。向浆液池中注入浆液并不断搅拌,打开泥浆泵开始向试验掌子面施加泥水压力,通过压力表获取泥浆泵送压力,浆液流经试验掌子面后沿软管流回浆液池。利用数据采集仪采集并记录试验膨胀土各测量点土压力和孔隙水压力数据。
本发明技术方案的有益效果:
本发明能够精确测量泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力及膨胀范围,弥补已有方法不足,能够为工程地质、隧道工程等相关领域提供泥水平衡盾构隧道膨胀土膨胀性能参数。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图;
图1中,1为模型箱,2为试验膨胀土,3为试验掌子面,4为活动板,5为液压千斤顶,6为液压泵,7为圆形加压柱,8为液压拉杆,9为防渗胶圈,10为土压力计,11为孔隙水压力计,12为数据采集仪,13为浆液池,14为搅拌桨,15为泥浆泵,16为压力表,17为软管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
具体实施例中,如图1所示,该装置包括模型箱1,试验膨胀土2,试验掌子面3,活动板4,液压千斤顶5,液压泵6,圆形加压柱7,液压拉杆8,防渗胶圈9,土压力计10,孔隙水压力计11,数据采集仪12,浆液池13,搅拌桨14,泥浆泵15,压力表16,软管17。
模型箱1侧面设有圆形开孔用于圆形加压柱7穿越,其接触部位设有防渗胶圈9。活动板4包含上、下两块,位于模型箱1内,可沿竖直方向移动,两块活动板4中间为试验膨胀土2。液压千斤顶5包括两个,分别位于上活动板4上方和下活动板4下方,用于对试验膨胀土2施加竖向荷载。
圆形加压柱7内端从模型箱1侧壁伸入并与试验掌子面3接触,圆形加压柱7内部设有浆液循环通道可使浆液从外部浆液循环系统流入或流出试验掌子面3。液压拉杆8与圆形加压柱7外端连接,可使圆形加压柱7沿水平方向移动或向试验掌子面3施加水平荷载。
土压力计10和孔隙水压力11计分别布设于活动板4内表面和沿试验掌子面3水平方向,用于测量试验膨胀土2应力和孔隙水压力分布,数据采集仪13用于采集并记录测量数据。
浆液池13用于盛放循环所需浆液,其内部设有搅拌桨14,用于搅拌浆液。泥浆泵15用于对循环浆液进行加压并由压力表16指示浆液压力,从而实现对试验掌子面3施加泥水压力。软管17分别连接浆液池13、泥浆泵15、压力表17和圆形加压柱7,用于实现浆液循环。
装置使用时,首先将模型箱1顶板、上液压千斤顶5和上活动板4拆除,利用液压拉杆8将圆形加压柱7移动至预设位置,向模型箱1内填放试验膨胀土2并分层击实,同时埋设测量所需土压力计10与孔隙水压力计11,当试验膨胀土2填放至预设高度时在其上方分别放置上活动板4、上液压千斤顶5和模型箱1顶板,通过上下液压千斤顶5向试验膨胀土2施加轴向荷载。向浆液池13中注入浆液并不断搅拌,打开泥浆泵15开始向试验掌子面3施加泥水压力,通过压力表16获取泥浆泵送压力,浆液流经试验掌子面3后沿软管17流回浆液池13。利用数据采集仪12采集并记录试验膨胀土各测量点土压力和孔隙水压力数据。
Claims (1)
1.一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置,其特征在于,该装置包括主体框架、盾构机模拟装置、测量系统和浆液循环系统;
所述的主体框架包括模型箱、活动板和液压千斤顶。所述的模型箱整体框架采用角钢支撑,三个侧面采用固定钢化玻璃,一个侧面采用固定钢板,顶底面采用可拆卸钢板;所述的侧面固定钢板设有圆形开孔用于圆形加压柱穿越;所述的圆形开孔与圆形加压柱接触部位设有防渗胶圈;所述的活动板包含上、下两块,位于模型箱内,可沿竖直方向移动,两块活动板中间为试验膨胀土;所述的液压千斤顶包括两个,分别位于上活动板上方和下活动板下方,用于对试验膨胀土施加竖向荷载;
所述的盾构机模拟装置包括圆形加压柱和液压拉杆。所述的圆形加压柱内端从模型箱侧壁伸入并与试验掌子面接触,圆形加压柱内部设有浆液循环通道;所述的浆液循环通道可使浆液从外部浆液循环系统流入或流出试验掌子面;所述的液压拉杆与圆形加压柱外端连接,通过液压拉杆可使圆形加压柱沿水平方向移动或向试验掌子面施加水平荷载;
所述的测量系统包括若干土压力计、若干孔隙水压力计和数据采集仪。所述的土压力计和孔隙水压力计分别布设于活动板内表面以及沿试验掌子面水平方向;所述的土压力计用于测量试验膨胀土应力分布;所述的孔隙水压力计用于测量试验膨胀土孔隙水压力分布;所述的数据采集仪用于采集并记录土压力计和孔隙水压力计测量数据;
所述的浆液循环系统包括浆液池、泥浆泵、压力表、软管。所述的浆液池用于盛放循环所需浆液,其内部设有搅拌桨,用于搅拌浆液;所述的泥浆泵用于对循环浆液进行加压,从而实现对试验掌子面施加泥水压力;所述的压力表用于指示浆液压力;所述的软管分别连接浆液池、泥浆泵、压力表和圆形加压柱,用于实现浆液循环。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510347077.0A CN104990659B (zh) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510347077.0A CN104990659B (zh) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104990659A true CN104990659A (zh) | 2015-10-21 |
CN104990659B CN104990659B (zh) | 2017-06-13 |
Family
ID=54302501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510347077.0A Expired - Fee Related CN104990659B (zh) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | 一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104990659B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106841578A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种泥水盾构掌子面泥水压力实验测试装置及测试方法 |
CN107179391A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-09-19 | 同济大学 | 一种用于超浅埋下穿隧道浅层注浆的试验装置 |
CN110206551A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-06 | 北京交通大学 | 可实现泥水平衡式盾构模型机泥水循环的装置和方法 |
CN110805073A (zh) * | 2019-08-27 | 2020-02-18 | 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 | 一种沉管隧道含淤泥碎石垫层模型试验平台及试验方法 |
CN111206932A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-05-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种盾构施工对场地扰动的模拟装置与方法 |
CN111272629A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-12 | 天津大学 | 一种用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102914631A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-02-06 | 上海大学 | 实时量测土样膨胀力的试验装置 |
CN104390845A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-03-04 | 同济大学 | 一种便携式多功能土体力学性能试验装置 |
CN104533444A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-22 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种考虑时间因素的盾构隧道结构动态配置方法 |
-
2015
- 2015-06-19 CN CN201510347077.0A patent/CN104990659B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102914631A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-02-06 | 上海大学 | 实时量测土样膨胀力的试验装置 |
CN104390845A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-03-04 | 同济大学 | 一种便携式多功能土体力学性能试验装置 |
CN104533444A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-22 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种考虑时间因素的盾构隧道结构动态配置方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
李海涛: "新型膨胀土膨胀力测试仪器的研制及测试应用", 《西安科技大学学报》 * |
王建秀等: "填海区地铁盾构隧道下穿公路施工地层沉降规律的数值模拟", 《中国铁道科学》 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106841578A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-06-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种泥水盾构掌子面泥水压力实验测试装置及测试方法 |
CN107179391A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-09-19 | 同济大学 | 一种用于超浅埋下穿隧道浅层注浆的试验装置 |
CN110206551A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-06 | 北京交通大学 | 可实现泥水平衡式盾构模型机泥水循环的装置和方法 |
CN110805073A (zh) * | 2019-08-27 | 2020-02-18 | 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 | 一种沉管隧道含淤泥碎石垫层模型试验平台及试验方法 |
CN111206932A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-05-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种盾构施工对场地扰动的模拟装置与方法 |
CN111272629A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-06-12 | 天津大学 | 一种用于砂土地层中隧道渗流侵蚀模型试验的装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104990659B (zh) | 2017-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104990659A (zh) | 一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道掌子面膨胀力试验装置 | |
CN103884831B (zh) | 一种路基边坡与地下工程多功能三维模型试验平台 | |
CN103821183B (zh) | 一种模拟土体突涌破坏现象及规律的试验装置 | |
CN202631519U (zh) | 降雨滑坡试验用通用模型槽装置 | |
CN203672756U (zh) | 一种各向异性土体双向渗透系数的室内常水头测试装置 | |
CN104931414A (zh) | 一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道管片受力分析试验装置 | |
CN103940718B (zh) | 一种散体材料的现场渗透实验装置 | |
CN104677807A (zh) | 一种大尺寸土样真三轴渗流特性与强度试验装置 | |
CN105067435A (zh) | 一种土体原位钻孔剪切测试装置 | |
CN109870364A (zh) | 应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置及方法 | |
CN203811515U (zh) | 一种散体材料的现场渗透实验装置 | |
CN106092849B (zh) | 一种砂卵石地层土压平衡盾构掘进防喷涌实验装置和方法 | |
CN103926182A (zh) | 法向压力下的渗透系数试验方法及试验装置 | |
CN106198890A (zh) | 一种室内注浆模拟试验装置及其使用方法 | |
CN103926183B (zh) | 法向压力下的通水量试验方法及试验装置 | |
CN104020092A (zh) | 一种固结孔隙水压力联合试验装置和方法 | |
CN103308393B (zh) | 地层劈裂抗力试验装置及测定方法 | |
CN204903300U (zh) | 一种土体原位钻孔剪切测试装置 | |
CN109765109A (zh) | 软土层中桩基类帕斯卡效应试验装置 | |
CN209656456U (zh) | 应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置 | |
CN205506571U (zh) | 一种可模拟地下水位动态变化的基坑模型试验装置 | |
CN208805482U (zh) | 盾尾注浆浆液凝结及管片上浮过程模型试验装置 | |
CN110528602A (zh) | 地下连续墙不同地下水位工况下土的侧压力试验模拟装置 | |
CN203881663U (zh) | 一种侧向加压相似模拟实验装置 | |
CN206190299U (zh) | 一种工作面煤壁柔性加固实验系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170613 Termination date: 20200619 |