CN108198504B - 模拟多线盾构穿越既有结构的离心试验装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的模拟多线盾构穿越既有结构的离心试验装置，该试验装置包括箱体和数据采集装置；所述箱体为带底敞口可拆卸钢板结构，该箱体结构内布设有模拟隧道、不锈钢套筒、油缸推进系统等配套装置的开挖模拟装置和既有结构。本发明采用多台液压油缸推进不锈钢外套筒，释放不锈钢外套筒和迷你隧道之间的土体，即实现了与实际地层损失的区域形状相近的圆环形地层损失区域的模拟，又实现了盾构隧道开挖过程中地层损失量和动态发展过程的模拟。通过本发明可以模拟多条模拟隧道穿越既有结构的复杂工程问题，为研究既有结构的变形特性和力学行为，建立不同工况下的模拟隧道‑既有结构‑土体的相互作用机理提供了研究途径和研究方法。
Description
技术领域
本发明涉及隧道及地铁工程技术领域，尤其涉及一种模拟多线盾构穿越既有结构的离心试验装置及其试验方法。
背景技术
随着大城市地铁以及大型市政管线等基础设施建设的完善，大量出现的新建盾构隧道工程难免穿越既有地下结构，造成既有结构倾斜、沉降及断面的变形，针对这种单线或多线近距离穿越的特殊工程情况，深入研究新建盾构隧道、土体、既有结构三者间相互作用，合理评价模拟隧道在穿越过程中对既有结构造成的影响，提出针对性的盾构施工优化参数及施工控制措施，科学指导施工，避免盾构穿越施工对既有结构安全产生的危害是地铁隧道工程中迫切需要解决的问题。
由于多线穿越既有结构工程的复杂性，目前关于多线穿越导致既有结构变形的预测手段及方法还不健全，相关的研究成果也相对较少。离心模型试验作为研究地下工程问题的主要手段，对多线盾构隧道穿越既有结构的研究就显得尤为重要。在离心模型试验中，为模拟盾构隧道施工过程中产生的地层损失，排液法被广泛应用。但采用排液法模拟地层损失存在以下两个不足：一方面由于液囊是柔性材质，在固结过程中受到不均匀的土压力作用后，囊中上下部分的液体很有可能会被挤压向两侧，形成一个横向的椭圆形，模拟的地层损失区域的形状与实际盾构掘进引起的地层损失区域形状不符；另一方面，排液过程中，液体的流失不能保证不同截面位置的地层损失是均匀的，同时也不能实现地层损失量随盾构掘进的动态发展过程的模拟。
那么通过一种试验装置及试验方法，既可以保证模拟的地层损失区域形状为圆环形，又能精确模拟盾构隧道掘进过程中地层损失量和动态发展过程，实现对多线盾构穿越过程中既有结构的变形特性和力学行的监测，为研究模拟隧道、既有结构和土体三者之间的相互作用机理提供研究途径和手段是具有重要意义的。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种既可以保证模拟的地层损失的区域的形状为圆环形，又能精确模拟盾构隧道开挖过程地层损失量和动态发展过程的多线盾构穿越既有结构的离心试验装置及其试验方法。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明提供一种模拟多线盾构穿越既有结构的离心试验装置，包括箱体、模拟隧道、支撑筒、油缸推杆、油缸、既有结构和数据采集装置；
所述箱体的前端和后端各连接一块底板，所述箱体的前壁板和后壁板上各设有一块隔板；所述箱体前壁板上的隔板上设有第一圆孔，所述箱体后壁板上的隔板上设有与所述油缸推杆直径相同的第二圆孔，所述第一圆孔的圆心和所述第二圆孔的圆心相对应；
所述模拟隧道在所述箱体的内部，所述模拟隧道外部设有通长的套筒，所述套筒为一端封闭的中空圆柱状，所述套筒封闭的一端穿过所述第一圆孔与所述支撑筒的一端连接，所述支撑筒的另一端与安置在所述箱体前端底板上的支撑柱连接，所述套筒的另一端通过法兰盘与所述箱体后壁板的隔板连接，所述油缸的一端通过法兰盘与所述箱体后壁板的隔板连接，所述油缸的另一端与安置在所述箱体后端底板上的支撑板连接；所述油缸推杆穿过所述第二圆孔顶接在所述套筒的密封端上；
所述既有结构在所述箱体的内部，所述既有结构为隧道、既有管道、既有建筑物中的一种；所述数据采集装置固定于所述箱体顶部的固定架上，所述数据采集装置包括位移传感器、应变片和微型土压力计；所述位移传感器与所述既有结构连接，所述应变片与所述既有结构连接，所述微型土压力计与所述既有结构连接。
进一步地，所述箱体后端底板上设有与所述箱体后壁板连接的梯形板，与所述梯形板垂直连接有矩形板，所述箱体的前壁板和所述箱体的后壁板上设有窗口，所述固定架通过螺栓固定在所述箱体的顶部。
进一步地，所述箱体后端底板上设有与所述支撑板连接的三角形扶板，所述撑板上设有调节油缸位置的滑槽。
进一步地，所述支撑柱由螺母和带螺纹圆柱组成，所述螺母焊接在所述箱体后端底板上，所述带螺纹圆柱与所述螺母连接。
进一步地，所述套筒与所述箱体前壁板的隔板的连接处设有橡胶圈。
进一步地，所述固定架包括若干个钢板条和固定板；所述钢板条与所述箱体的前壁板和所述箱体的后壁板螺栓连接，所述固定板固定在所述钢板条上。
进一步地，所述隔板上设有若干螺栓孔和若干释压孔。
进一步地，所述支撑筒为中空圆柱筒，所述支撑筒的内径等于所述套筒的外径。
进一步地，所述位移传感器通过套管与所述既有结构连接，所述位移传感器的端头穿入所述套管并保持与所述套管平行，所述应变片与所述既有结构粘贴连接，所述微型土压力计与所述既有结构粘贴连接。
本发明还提供了一种模拟多线盾构穿越既有结构的试验方法，包括以下步骤：
A、设定试验参数，所述试验参数包括材料参数、环境参数和响应参数；
B、在既有结构上粘贴应变片和微型土压力计；
C、在箱体的试验区域内，铺设土体至设计试验高度，放置既有结构，安装位移传感器；
D、隧道开挖模拟；
D1、逐渐增加离心机加速度至设定值，持续运转设定时间、以模拟土体的固结；若位移传感器的读数超出量程，停机调整位移传感器位置，使读数进入量程且平稳之后，方可进行试验；
D2、推动其中一个油缸，使其按设定速度推进，外套筒推进完成后，关闭油缸，继续运行设定时间；
D3、重复步骤D2，依次推动油缸后，关闭油缸，继续运行设定时间；
D4、缓慢降低离心试验装置转速至停机，导出试验监测数据，试验结束。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、由于本发明通过液压油缸系统推进不锈钢外套筒，释放不锈钢外套筒和模拟隧道之间的土体位移，实现了与实际地层损失区域相近的圆环形地层损失区域的模拟；
2、由于本发明通过油缸推进系统精密控制不锈钢外套管的推进行程和推进速度，实现了在离心试验机中精确控制盾构隧道的地层损失量和动态发展过程的难题；
3、由于本发明可模拟多条模拟隧道穿越既有结构的复杂工程问题，为研究既有结构的变形特性和力学行为，建立不同工况下的模拟隧道-既有结构-土体的相互作用机理提供了研究途径和研究方法；
4、由于本发明是基于相似原理进行试验设计，因此得到的试验结果对实际工程中既有结构的变形预测及安全防护具有一定的参考意义。
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为本发明实施例所述离心试验装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例所述离心试验装置的平面结构示意图；
图3为本发明实施例所述位移传感器固定架的结构示意图；
图4为本发明实施例所述不锈钢外套筒支撑柱的结构示意图；
图5为本发明实施例所述传感器系统的结构示意图。
【附图标记】
1-试验箱体结构，2-不锈钢外套筒支撑柱，3-油缸支撑板，4-三角形扶板，5-梯形板，6-矩形连接板，7-矩形窗口，8-位移传感器固定架，9-隔板，10-模拟隧道，11-不锈钢外套筒，12-套筒支撑筒，13-油缸推杆，14-油缸，15-法兰盘，16-橡胶圈，17-既有结构，18-位移传感器，19-应变片，20-微型土压力计，21-数据采集系统，22-钢板条，23-位移传感器固定板，24-螺母，25-带螺纹圆柱，26-移传感器端头套管。
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。
实施例一
本实施例提供了一种模拟多线盾构穿越既有结构的离心试验装置，如图1-5所示，
包括试验箱体结构1、开挖模拟系统、既有结构17和传感器系统；
所述的试验箱体结构1为带底敞口可拆卸钢板结构；所述的试验箱体的长度小于宽度，宽度小于高度；所述的试验箱体结构1的底板分别向前和向后伸出一个试验箱体长度，用以安装开挖模拟系统；所述的底板的前端伸出区域前侧焊接有长度可调的不锈钢外套筒支撑柱2；所述的底板的后端伸出区域后侧焊接有一个带有三角形扶板4的油缸支撑板3，用于支撑油缸14；所述的底板的后端伸出区域两侧分别有一个与箱体后壁板连接的梯形板5，与梯形板5垂直连接一个带有预制螺栓孔的矩形连接板6，用于与离心机箱体固定；所述的试验箱体结构1的前壁板和后壁板上预制有矩形窗口7，用于安装隧道开挖模拟系统；所述的前壁板和后壁板顶部预制有螺栓孔，用于固定位移传感器固定架8，螺栓孔间距为1cm；
所述的隧道开挖模拟系统包括隔板9、新建隧道10、不锈钢外套筒11、套筒支撑筒12和油缸推进系统；所述隔板9为可更换的矩形钢板；所述的隔板9包括前隔板和后隔板；所述的前隔板上预制有多个圆形窗口，用于新建隧道10和不锈钢外套筒11的安装；所述的后隔板上预制有与油缸推杆13直径相同的圆孔，圆孔的圆心位置与前隔板上的圆形窗口的圆心位置相对应，圆孔附近有4个螺栓孔，用于油缸14的定位；所述的新建隧道10有多条，新建隧道10的材料、尺寸及间距依据相似原理由原型隧道进行设计；所述的新建隧道10垂直于前、后隔板9放置在试验箱体结构1内，新建隧道10后端与后隔板通过法兰盘15相连，前端穿越前隔板3-5cm；所述的不锈钢外套筒11为一端封闭的中空圆柱状结构物，个数与新建隧道10条数相等，不锈钢外套筒11内径与新建隧道10外径相等，厚度根据相似原理由试验要求的地层损失量进行设计；所述的不锈钢外套筒11将新建隧道10全部套住，开口端与后壁板密接，封闭端与新建隧道10一起穿越前隔板3-5cm，在不锈钢外套筒11与前隔板的接触部位用弹性橡胶圈16裹住，以防止试验过程中土体的挤出而造成额外的地层损失；所述的弹性橡胶圈16在试验箱体结构1内侧；所述的油缸推进系统包括多台可调节液压油缸14，油缸14前端通过法兰盘15与开挖模拟系统的后隔板相连接，油缸14后端支撑在油缸支撑板3上，所述的油缸14的推杆13穿越后隔板的圆孔顶接在不锈钢套筒11的密封端上；
所述的既有结构17包括既有隧道、既有管道、既有建筑物；所述的既有结构17的材料及尺寸根据相似理论由原型隧道进行设计；所述的既有结构17可以放置在新建隧道10的上方、下方或两侧，用于模拟不同方式的穿越形式；所述的穿越形式为上穿、下穿和侧穿；
所述的传感器系统包括LVDT位移传感器18、应变片19、微型土压力计20和数据采集系统21；所述的LVDT位移传感器18的端头通过移传感器端头套管26与既有结构17顶接，用于量测不同位置的既有结构17的位移；所述的应变片19粘贴于既有结构17弯曲变形监测位置，用以量测既有结构17的应变；微型土压力计19粘贴于既有结构17上，用以量测不同位置既有结构17承受的土压力；所述的数据采集系统21为土工离心机的数据采集系统。
进一步地，所述的位移传感器固定架8包括钢板条22和位移传感器固定板23；所述的钢板条22上预制有螺栓孔，钢板条22通过螺栓固定在前壁板和后壁板上，钢板条22的位置可通过连接前壁板和后壁板上不同的螺栓孔进行改变；所述的位移传感器固定板23为矩形铁板，矩形铁板上有位移传感器18插孔和位置固定孔，用于位移传感器18的固定和位移传感器固定板23的安装；
进一步地，所述的隔板9的圆形窗口附近预制有螺栓孔及多个微小的释压孔，螺栓孔用于定位新建隧道10位置，释压孔用于减小边界效应；
进一步地，所述的隔板9的圆形窗口的个数和间距可根据试验要求中新建隧道10的个数和间距进行设计，尺寸根据不锈钢外套筒11的尺寸进行设计；
进一步地，所述的不锈钢外套筒支撑柱2由螺母24和带螺纹圆柱25组成，螺母24焊接在底板上，将圆柱25的带螺纹一侧与螺母24拧紧；
进一步地，所述的套筒支撑筒12为不锈钢中空圆柱筒，内径等于不锈钢外套筒11外径，套筒支撑筒12一端与不锈钢外套筒支撑柱2搭接连接，另一端与后隔板外侧经法兰盘15连接；
进一步地，所述的油缸支撑板3上设置有滑槽，用于调节油缸14位置；
进一步地，所述的LVDT位移传感器18端头经后加工进行加长处理，LVDT位移传感器18端头在穿越位移传感器端头套管26时保持与位移传感器端头套管26平行，防止位移传感器的端头与位移传感器端头套管26接触，影响测量精度；
本实施例还提供一种模拟多线盾构穿越既有结构的试验方法，包括以下步骤：
A、试验参数设计
首先根据试验室条件确定模型尺寸与原型尺寸的几何相似比为1:L，L为缩尺比例，然后根据几何相似比，对试验参数按下述原则进行设计：
(1)材料参数
①地层参数：采用原状土；
②模拟隧道10和既有结构17：弹性模量相似比CE＝1、泊松比相似比Cμ＝1；
(2)环境参数
重力加速度相似比Cg＝1/L、外部荷载相似比CF＝1/L2、固结时间相似比CT＝1/L2，速度相似比Cv＝1；
(3)响应参数
位移CS＝1/L、应力Cσ＝1、应变Cε＝1、弯矩CM＝1/L2
B、既有结构17传感器系统的粘贴
(1)用细砂纸将既有结构17上需要粘贴应变片19的位置45°交叉打磨，清除金属氧化层，并用丙酮清洗干净，待丙酮挥发后方可粘贴；
(2)将403瞬间黏合剂滴在应变片19粘贴面，并将应变片19粘贴于指定位置，将裁剪好的接线端子粘贴在靠近应变片接线的一侧，粘贴中尽量使接线端子靠近输出线，防止输出线接触到既有结构17表面造成短路；然后将应变片19输出线、接线端子和导线焊接在一起；导线接头的焊接部位用热缩管包裹后再用绝缘胶带缠上，以防止与金属管接触导致短路；导线焊接好以后，用热熔胶把内部导线粘贴在既有结构17壁上，防止在试验过程中导线脱落；
(3)在需要监测既有结构17周围土压力的位置粘贴上微型土压力计20，保证微型土压力计20在试验过程中不会翻转，影响监测结果；
(4)将传感器导线全部由既有结构17一端引出，以减小导线对土体变形的影响；
C、土体和既有结构17的铺设
(1)把土倒入试验箱体1的试验区域内，分层击实、凿毛，再进行下一层土体的铺设与击实；
(2)当土体铺设至既有结构17设计高度时，放置既有结构17；既有结构17放置完成后，仔细击实两侧土体，但要注意不要损坏到既有结构17和其上应变片19和微型土压力计20；
(3)既有结构17放置完毕后，将位移传感器端头套管26在试验设计位置粘贴好后，把LVDT位移传感器18端头插入位移传感器套管26，反复调整传感器18位置，使得端头与位移传感器套管26之间没有接触；
(4)继续铺设土体至试验设计高度；
D、隧道开挖模拟
(1)逐渐增加离心机加速度至设计值，持续运转预先设计好的时间、以模拟土体的固结；观察各个位移传感器18的读数变化，如果读数已经超出量程，停机调整位移传感器18位置，使读数进入量程且平稳之后，方可进行试验；
(2)推动其中一个油缸14，使其按设计速度推进，通过视频监测系统观测以确保不锈钢外套筒11完整推出；设置采样频率为10Hz(每10秒采集一次数据)，不锈钢外套筒11推进完成后，关闭油缸14，继续运行1分钟；
(3)重复步骤D(2)，依次推动所有油缸14，直至完成最后的油缸14推进，关闭油缸14，继续运行30分钟，模拟施工后固结沉降；
(4)缓慢降低离心试验装置转速至停机，导出试验监测数据，试验结束。
实施例二
本实施例提供一种模拟多线盾构穿越既有结构的离心试验装置，包括箱体、模拟隧道、支撑筒、油缸推杆、油缸、既有结构和数据采集装置；
所述箱体的前端和后端各连接一块底板，所述箱体的前壁板和后壁板上各设有一块隔板；所述箱体前壁板上的隔板上设有第一圆孔，所述箱体后壁板上的隔板上设有与所述油缸推杆直径相同的第二圆孔，所述第一圆孔的圆心和所述第二圆孔的圆心相对应；
所述模拟隧道在所述箱体的内部，所述模拟隧道外部设有通长的套筒，所述套筒为一端封闭的中空圆柱状，所述套筒封闭的一端穿过所述第一圆孔与所述支撑筒的一端连接，所述支撑筒的另一端与安置在所述箱体前端底板上的支撑柱连接，所述套筒的另一端通过法兰盘与所述箱体后壁板的隔板连接，所述油缸的一端通过法兰盘与所述箱体后壁板的隔板连接，所述油缸的另一端与安置在所述箱体后端底板上的支撑板连接；所述油缸推杆穿过所述第二圆孔顶接在所述套筒的密封端上；
所述既有结构在所述箱体的内部，所述既有结构为隧道、既有管道、既有建筑物中的一种；所述数据采集装置固定于所述箱体顶部的固定架上，所述数据采集装置包括位移传感器、应变片和微型土压力计；所述位移传感器与所述既有结构连接，所述应变片与所述既有结构连接，所述微型土压力计与所述既有结构连接。
在一个具体的实施例中，所述箱体后端底板上设有与所述箱体后壁板连接的梯形板，与所述梯形板垂直连接有矩形板，所述箱体的前壁板和所述箱体的后壁板上设有窗口，所述固定架通过螺栓固定在所述箱体的顶部。
在一个具体的实施例中，所述箱体后端底板上设有与所述支撑板连接的三角形扶板，所述撑板上设有调节油缸位置的滑槽。
在一个具体的实施例中，所述支撑柱由螺母和带螺纹圆柱组成，所述螺母焊接在所述箱体后端底板上，所述带螺纹圆柱与所述螺母连接。
在一个具体的实施例中，所述套筒与所述箱体前壁板的隔板的连接处设有橡胶圈。
在一个具体的实施例中，所述固定架包括若干个钢板条和固定板；所述钢板条与所述箱体的前壁板和所述箱体的后壁板螺栓连接，所述固定板固定在所述钢板条上。
在一个具体的实施例中，所述隔板上设有若干螺栓孔和若干释压孔。
在一个具体的实施例中，所述支撑筒为中空圆柱筒，所述支撑筒的内径等于所述套筒的外径。
在一个具体的实施例中，所述位移传感器通过套管与所述既有结构连接，所述位移传感器的端头穿入所述套管并保持与所述套管平行，所述应变片与所述既有结构粘贴连接，所述微型土压力计与所述既有结构粘贴连接。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明通过液压油缸系统推进不锈钢外套筒，释放不锈钢外套筒和新建隧道之间的土体位移，实现了与实际地层损失区域相近的圆环形地层损失区域的模拟；
2、由于本发明通过油缸推进系统精密控制不锈钢外套管的推进行程和推进速度，实现了在离心试验机中精确控制盾构隧道的地层损失量和动态发展过程的难题；
3、由于本发明可模拟多条新建隧道穿越既有结构的复杂工程问题，为研究既有结构的变形特性和力学行为，建立不同工况下的新建隧道-既有结构-土体的相互作用机理提供了研究途径和研究方法；
4、由于本发明是基于相似原理进行试验设计，因此得到的试验结果对实际工程中既有结构的变形预测及安全防护具有一定的参考意义。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，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 (7)
1.一种模拟多线盾构穿越既有结构的离心试验装置，其特征在于，包括箱体(1)、模拟隧道(10)、支撑筒(12)、油缸推杆(13)、油缸(14)、既有结构(17)和数据采集装置(21)；
所述箱体(1)的前端和后端各连接一块底板，所述箱体(1)的前壁板和后壁板上各设有一块隔板(9)；所述箱体(1)前壁板上的隔板(9)上设有第一圆孔，所述箱体(1)后壁板上的隔板(9)上设有与所述油缸推杆(13)直径相同的第二圆孔，所述第一圆孔的圆心和所述第二圆孔的圆心相对应；
所述模拟隧道(10)在所述箱体(1)的内部，所述模拟隧道(10)外部设有通长的套筒(11)，所述套筒(11)为一端封闭的中空圆柱状，所述套筒(11)封闭的一端穿过所述第一圆孔与所述支撑筒(12)的一端连接，所述支撑筒(12)的另一端与安置在所述箱体(1)前端底板上的支撑柱(2)连接，所述套筒(11)的另一端通过法兰盘(15)与所述箱体(1)后壁板的隔板(9)连接，所述油缸(14)的一端通过法兰盘(15)与所述箱体(1)后壁板的隔板(9)连接，所述油缸(14)的另一端与安置在所述箱体(1)后端底板上的支撑板(3)连接；所述油缸推杆(13)穿过所述第二圆孔顶接在所述套筒(11)的密封端上；
所述既有结构(17)在所述箱体(1)的内部，所述既有结构(17)为隧道、既有管道、既有建筑物中的一种；所述数据采集装置固定于所述箱体(1)顶部的固定架(8)上，所述数据采集装置(21)包括位移传感器(18)、应变片(19)和微型土压力计(20)；所述位移传感器(18)与所述既有结构(17)连接，所述应变片(19)与所述既有结构(17)连接，所述微型土压力计(20)与所述既有结构(17)连接；
所述油缸(14)推进所述套筒(11)，释放所述套筒(11)与所述既有结构(17)之间的土体位移；
所述箱体(1)后端底板上设有与所述箱体(1)后壁板连接的梯形板(5)，与所述梯形板(5)垂直连接有矩形板(6)，所述箱体(1)的前壁板和所述箱体(1)的后壁板上设有窗口(7)，所述固定架(8)通过螺栓固定在所述箱体(1)的顶部；
所述箱体(1)后端底板上设有与所述支撑板(3)连接的三角形扶板(4)，所述支撑板(3)上设有调节油缸(14)位置的滑槽；
所述位移传感器(18)通过套管(26)与所述既有结构(17)连接，所述位移传感器(18)的端头穿入所述套管(26)并保持与所述套管(26)平行，所述应变片(19)与所述既有结构(17)粘贴连接，所述微型土压力计(20)与所述既有结构(17)粘贴连接。
2.根据权利要求1所述的离心试验装置，其特征在于，所述支撑柱(2)由螺母(24)和带螺纹圆柱(25)组成，所述螺母(24)焊接在所述箱体(1)后端底板上，所述带螺纹圆柱(25)与所述螺母(24)连接。
3.根据权利要求2所述的离心试验装置，其特征在于，所述套筒(11)与所述箱体(1)前壁板的隔板(9)的连接处设有橡胶圈(16)。
4.根据权利要求3所述的离心试验装置，其特征在于，所述固定架(8)包括若干个钢板条(22)和固定板(23)；所述钢板条(22)与所述箱体(1)的前壁板和所述箱体(1)的后壁板螺栓连接，所述固定板(23)固定在所述钢板条(22)上。
5.根据权利要求4所述的离心试验装置，其特征在于，所述隔板(9)上设有若干螺栓孔和若干释压孔。
6.根据权利要求5所述的离心试验装置，其特征在于，所述支撑筒(12)为中空圆柱筒，所述支撑筒(12)的内径等于所述套筒(11)的外径。
7.一种模拟多线盾构穿越既有结构的试验方法，用于如权利要求1至6任一所述的离心试验装置，其特征在于，包括以下步骤：
A、设定试验参数，所述试验参数包括材料参数、环境参数和响应参数；
B、在既有结构上粘贴应变片和微型土压力计；
C、在箱体的试验区域内，铺设土体至设计试验高度，放置既有结构，安装位移传感器；
D、隧道开挖模拟；
D1、逐渐增加离心机加速度至设定值，持续运转设定时间、以模拟土体的固结；若位移传感器的读数超出量程，停机调整位移传感器位置，使读数进入量程且平稳之后，方可进行试验；
D2、推动其中一个油缸，使其按设定速度推进，外套筒推进完成后，关闭油缸，继续运行设定时间；
D3、重复步骤D2，依次推动油缸后，关闭油缸，继续运行设定时间；
D4、缓慢降低离心试验装置转速至停机，导出试验监测数据，试验结束。
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