CN108181447A - 多跨径砂卵石地层模型试验装置 - Google Patents

多跨径砂卵石地层模型试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108181447A
CN108181447A CN201810167533.7A CN201810167533A CN108181447A CN 108181447 A CN108181447 A CN 108181447A CN 201810167533 A CN201810167533 A CN 201810167533A CN 108181447 A CN108181447 A CN 108181447A
Authority
CN
China
Prior art keywords
footpath
trepanning
babinet
lanes
template
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
Application number
CN201810167533.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108181447B (zh
Inventor
曹鹏
方林
吴梦军
郭鸿雁
丁浩
张琦
胡学兵
夏杨于雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd filed Critical China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Priority to CN201810167533.7A priority Critical patent/CN108181447B/zh
Publication of CN108181447A publication Critical patent/CN108181447A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108181447B publication Critical patent/CN108181447B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多跨径砂卵石地层模型试验装置，属于隧道施工领域。该装置为长方箱体，包括由小至大三种跨径开孔，分别为二车道跨径开孔、三车道跨径开孔和四车道跨径开孔；所述跨径开孔包括跨径开孔模板和跨径开孔拼接部分；所述跨径开孔位于箱体中部底端，为隧道拱形开孔；箱体长度为最大开挖跨径的4倍，几何相似比为1:20。本发明减小了模型箱边界效应的影响，综合考虑平面应变问题、大比尺模型试验和模型试验箱整体规模等因素，有效降低了开挖控制难度，提高了箱体整体的稳定性，对多跨径砂卵石地层开展隧道开挖模型试验具有重要工程意义。

Description

多跨径砂卵石地层模型试验装置
技术领域
本发明属于隧道施工领域，涉及多跨径砂卵石地层模型试验装置。
背景技术
砂卵石地层的结构松散，具有颗粒间空隙大、无粘聚力、灵敏度高和离散性强的特性。因此，在卵石地层中进行隧道开挖很容易破坏原有地层平衡状态，引起较大地层损失，甚至会导致坍塌。因此针对卵石地层特有力学性质开展隧道开挖模型试验具有重要工程意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多跨径砂卵石地层模型试验装置，
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
多跨径砂卵石地层模型试验装置，该装置为长方箱体，包括由小至大三种跨径开孔，分别为二车道跨径开孔、三车道跨径开孔和四车道跨径开孔；所述跨径开孔包括跨径开孔模板和跨径开孔拼接部分；所述跨径开孔位于箱体中部底端，为隧道拱形开孔；
箱体长度为最大开挖跨径的4倍，几何相似比为1:20。
当进行二车道跨径开孔开挖试验时，将三车道跨径开孔模板和四车道跨径开孔模板的连接处采用前后带孔钢片进行固定，前后带孔钢片通过螺丝进行连接；
当进行三车道跨径开孔开挖试验时，将螺丝拧下，取掉前后带孔钢片，再取掉三车道跨径开孔模板，实现三车道隧道开挖试验；
当进行四车道跨径开孔开挖试验时，取掉三车道跨径开孔模板和四车道跨径开孔模板及相应的连接钢片，实现四车道隧道开挖试验。
进一步，所述箱体整体尺寸为4m×2.55m×0.3m，所述四车道跨径开孔底部边缘距离箱体底部0.3m，四车道跨径开孔顶部边缘距离箱体顶部1.5m，四车道跨径开孔两侧边缘距离箱体两侧1.46m。
进一步，所述箱体前后面板和两侧面板采用透明玻璃材质，两侧面板为凹槽状，嵌入钢化玻璃并用粘胶进行加固，箱体底部设有钢架底座防止箱体倾覆；所述跨径开孔模板为有机板，跨径开孔拼接部分采用钢板进行加固。
本发明的有益效果在于：本发明减小了模型箱边界效应的影响，综合考虑平面应变问题、大比尺模型试验和模型试验箱整体规模等因素，有效降低了开挖控制难度，提高了箱体整体的稳定性，对多跨径砂卵石地层开展隧道开挖模型试验具有重要工程意义。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为二车道跨径开孔示意图；
图2为三车道跨径开孔示意图；
图3为四车道跨径开孔示意图；
图4为本发明箱体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
装置设计
(1)确定模型试验几何相似比
为了模型试验更好地接近实际隧道开挖情况，决定采用大比例模型试验；为减小获避免模型箱边界效应的影响，模型箱整体长度为隧道开挖跨度的4～5倍。本装置模型用于试验研究针对平面应变问题，若模型箱长度过长，隧道开挖跨径过大，试验开挖难以控制；而且，若纵向长度较短，则整体模型箱的稳定性较差。因此，基于大比尺模型试验及模型试验箱整体规模等因素考虑，确定几何相似比为1:20。
(2)根据实际隧道开挖轮廓，确定三种跨径，分别模拟二车道、三车道、四车道隧道，模型开口如图1-图3所示，图中三角形为辅助线。考虑模型箱边界效应影响，模型长度为最大开挖跨径的4倍，为模拟平面应力状态，模型箱厚度取0.3m，模型箱整体尺寸为4m×2.55m×0.3m，如图4所示。
具体实施
(1)模型箱制作
在隧道开挖试验过程中拟通过非接触式视频量测系统分析围岩变形位移，因此模型箱前后面板需设置成透明。若采用全部玻璃材质，尺寸太大存在安全风险，因此采用了两侧为玻璃，中间隧道开孔位置为有机板的方案。拼接部分采用钢板进行加固。侧板设计成凹槽状，将钢化玻璃嵌入并用粘胶进行加固，底座加上钢架防止模型箱倾覆，加工完成后的模型试验箱如图3所示。
(2)多跨径开挖装置
为实现变跨径隧道开挖试验，对有机板进行加工，当进行二车道隧道开挖试验时，将三车道跨径开孔模板和四车道跨径开孔模板固定在一起：在模板前后连接处采用带孔钢片进行固定，前后钢片用螺丝进行连接。同样进行三车道隧道开挖试验时，将螺丝拧掉，取掉前后钢片，然后取掉三车道跨径开孔模板，从而实现三车道隧道开挖试验。进行四车道隧道开挖试验时，取掉三车道跨径开孔模板和四车道跨径开孔模板及相应的连接钢片，即可进行四车道开挖试验。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.多跨径砂卵石地层模型试验装置，其特征在于：该装置为长方箱体，包括由小至大三种跨径开孔，分别为二车道跨径开孔、三车道跨径开孔和四车道跨径开孔；所述跨径开孔包括跨径开孔模板和跨径开孔拼接部分；所述跨径开孔位于箱体中部底端，为隧道拱形开孔；
箱体长度为最大开挖跨径的4倍，几何相似比为1:20；
当进行二车道跨径开孔开挖试验时，将三车道跨径开孔模板和四车道跨径开孔模板的连接处采用前后带孔钢片进行固定，前后带孔钢片通过螺丝进行连接；
当进行三车道跨径开孔开挖试验时，将螺丝拧下，取掉前后带孔钢片，再取掉三车道跨径开孔模板，实现三车道隧道开挖试验；
当进行四车道跨径开孔开挖试验时，取掉三车道跨径开孔模板和四车道跨径开孔模板及相应的连接钢片，实现四车道隧道开挖试验。
2.根据权利要求1所述的多跨径砂卵石地层模型试验装置，其特征在于：所述箱体整体尺寸为4m×2.55m×0.3m，所述四车道跨径开孔底部边缘距离箱体底部0.3m，四车道跨径开孔顶部边缘距离箱体顶部1.5m，四车道跨径开孔两侧边缘距离箱体两侧1.46m。
3.根据权利要求1或2所述的多跨径砂卵石地层模型试验装置，其特征在于：所述箱体前后面板和两侧面板采用透明玻璃材质，两侧面板为凹槽状，嵌入钢化玻璃并用粘胶进行加固，箱体底部设有钢架底座防止箱体倾覆；所述跨径开孔模板为有机板，跨径开孔拼接部分采用钢板进行加固。
CN201810167533.7A 2018-02-28 2018-02-28 多跨径砂卵石地层模型试验装置 Active CN108181447B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810167533.7A CN108181447B (zh) 2018-02-28 2018-02-28 多跨径砂卵石地层模型试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810167533.7A CN108181447B (zh) 2018-02-28 2018-02-28 多跨径砂卵石地层模型试验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108181447A true CN108181447A (zh) 2018-06-19
CN108181447B CN108181447B (zh) 2023-07-18

Family

ID=62552925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810167533.7A Active CN108181447B (zh) 2018-02-28 2018-02-28 多跨径砂卵石地层模型试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108181447B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003060285A2 (en) * 2002-01-09 2003-07-24 Oil Sands Underground Mining,Inc. Method and means for processing oil sands while excavating
JP2007113213A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Taisei Corp 礫除去装置
CN103821523A (zh) * 2014-02-07 2014-05-28 福建省交通规划设计院 一种既有单洞两车道隧道扩建为四车道隧道的开挖方法
CN105320817A (zh) * 2015-11-19 2016-02-10 北京工业大学 一种浅埋大跨城市隧道扁平率确定方法
CN106401600A (zh) * 2016-10-28 2017-02-15 招商局重庆交通科研设计院有限公司 基于溶腔位置的隧道加强处治方法与支护结构
CN107060829A (zh) * 2017-05-24 2017-08-18 福州大学 用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构及其制作方法
CN107328898A (zh) * 2017-07-18 2017-11-07 招商局重庆交通科研设计院有限公司 穿越断层隧道开挖模拟实验装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003060285A2 (en) * 2002-01-09 2003-07-24 Oil Sands Underground Mining,Inc. Method and means for processing oil sands while excavating
JP2007113213A (ja) * 2005-10-19 2007-05-10 Taisei Corp 礫除去装置
CN103821523A (zh) * 2014-02-07 2014-05-28 福建省交通规划设计院 一种既有单洞两车道隧道扩建为四车道隧道的开挖方法
CN105320817A (zh) * 2015-11-19 2016-02-10 北京工业大学 一种浅埋大跨城市隧道扁平率确定方法
CN106401600A (zh) * 2016-10-28 2017-02-15 招商局重庆交通科研设计院有限公司 基于溶腔位置的隧道加强处治方法与支护结构
CN107060829A (zh) * 2017-05-24 2017-08-18 福州大学 用于隧道模型试验的拼装式衬砌结构及其制作方法
CN107328898A (zh) * 2017-07-18 2017-11-07 招商局重庆交通科研设计院有限公司 穿越断层隧道开挖模拟实验装置

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国公路学报》编辑部: "中国隧道工程学术研究综述·2015", 《中国公路学报》, pages 1 - 65 *
FANG, L: "Comparative Analysis on Stress State of Submerged Floating Tunnels in Different Anchor Cable Arrangement Modes", 《PROCEDIA ENGINEERING》, vol. 166, pages 279 - 287, XP029836641, DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.550 *
YIYUAN CHEN: "Numerical calculation of ampacity of cable laying in ventilation tunnel based on coupled fields as well as the analysis on relevant factors", 《 IEEE》, pages 1 - 4 *
万明富;海洪;刘斌;: "单洞四车道隧道开挖室内模型试验研究", 东北大学学报(自然科学版), no. 02, pages 1 - 4 *
吴梦军: "CAT筋带加筋土工程特性试验研究", 《公路》, vol. 11, pages 102 - 105 *
夏保祥: "三车道大断面公路隧道研究现状综述", pages 360 - 366, Retrieved from the Internet <URL:https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/dxkj200204019> *
汪洋: "富水砂卵石条件下大断面市政隧道浅埋暗挖法研究", 《现代隧道技术》, no. 1, pages 22 - 26 *
石波: "青海东部卵石层特点及隧道关键技术探讨", 《岩石力学与工程学报》, vol. 40, no. 2, pages 3295 - 3300 *
邵军: "大跨度浅埋暗挖车站施工三维数值模拟研究", 《住宅与房地产》, no. 21, pages 200 - 201 *
黄伦海;钱七虎;: "公路隧道大断面改扩建施工开挖方案研究", 现代隧道技术, no. 05, pages 145 - 153 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108181447B (zh) 2023-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Analysis of additional stress for a curved shield tunnel
Chakeri et al. Analysis of interaction between tunnels in soft ground by 3D numerical modeling
Pan et al. Modeling the cracking process of rocks from continuity to discontinuity using a cellular automaton
Ninić et al. Integrated parametric multi-level information and numerical modelling of mechanised tunnelling projects
CN107991465A (zh) 用于模拟地下工程施工的试验模型
CN108222947B (zh) 一种超大跨度隧道上台阶cd法向两台阶法转换的施工方法
Lin et al. Calculation of earth pressure distribution on the deep circular tunnel considering stress-transfer mechanisms in different zones
CN102390727A (zh) 大比例尺立体模拟放矿模型
CN206097698U (zh) 巷道开挖卸荷模拟试验装置
Shahin et al. Numerical study on 3D effect and practical design in shield tunneling
Yun et al. A computational methodology for simulating quasi-brittle fracture problems
Lin Extensions to the discontinuous deformation analysis for jointed rock masses and other blocky systems
Saceanu et al. Fracture growth leading to mechanical spalling around deposition boreholes of an underground nuclear waste repository
Zhu et al. Coupled discrete element–finite difference method for analyzing subsidence control in fully mechanized solid backfilling mining
CN108181447A (zh) 多跨径砂卵石地层模型试验装置
CN207215815U (zh) 一种松散层移动角的相似模拟实验架
CN208588731U (zh) 多跨径砂卵石地层模型试验装置
Wang et al. Numerical investigation of the combined influence of shield tunneling and pile cutting on underpinning piles
Bui et al. A CutFEM based framework for numerical simulations of machine driven tunnels with arbitrary alignments
Sheng et al. Enriched finite elements for branching cracks in deformable porous media
Deng et al. Rationality determination method and mechanical behavior of underground utility tunnels in a ground fissure environment
Sun a combined discrete element-finite difference model for simulation of double shield TBM excavation in jointed rocks
Chen et al. Investigation of the support constraint effect and failure instability law of tunnels constructed using the New Austrian tunneling method
CN206573572U (zh) 一种天然拱的模拟装置
CN207780018U (zh) 用于模拟地下工程施工的试验模型

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant