CN113551986B - 一种复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置及测试方法，其中测试装置，包括隧道衬砌模型、隧道衬砌固定系统、隧道衬砌调节系统、支撑台、防水膜、土体、加载箱、荷载加载系统、土压力测试系统；隧道衬砌模型由相互分离管片块通过定位环和定位销连接而成；隧道衬砌模型通过防水膜与加载箱内土体相接触，隧道衬砌调节系统位于支撑台之上，并和其上方的隧道衬砌模型内表面相接触。本发明通过对隧道衬砌竖向剖分、分段水平约束解除、分段竖向移动和复位方法测试衬砌分段总竖向荷载和总水平荷载，解决了复杂应力状态下隧道衬砌侧压力系数测试困难的问题。

Description

一种复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置及测试 方法

技术领域

本发明属于隧道及地下工程室内土工试验领域，尤其涉及一种隧道工程的测试设备和方法。

背景技术

在城市地区的轨道交通隧道、地下道路隧道、地下铁路隧道等城市交通隧道在进行结构设计或室内缩尺模型试验时，需要准确确定隧道结构承受的荷载，土压力是需要重点考虑的永久荷载，其中某些工况的水平土压力按照静止土压力计算，而静止土压力大小主要取决于静止土压力系数，因此，静止土压力系数的准确测定是城市交通隧道结构设计或科研工作中的一项重要工作。

当前，室内静止土压力系数的确定方法主要有固结仪法、静止侧压力系数测定仪法和三轴仪法等3种方法，三轴仪法在试验中需要根据侧向变形指示器通过施加围压将试样的侧向变形予以恢复，试验步骤较为繁琐，因此应用受到限制，而静止侧压力系数固结仪法则应用较多，一些工程技术人员和学者针对该方法存在的一些问题进行了技术改进并申请了相关专利，如采用应变加载方法施加轴向荷载、增加孔隙水压力测试装置以考虑孔隙水压力消散的影响、采用薄膜传感器改进应力测试方法、增加竖向称重传感器以考虑土样与筒壁摩擦力等。

上述既有静止土压力系数室内测试装置和方法主要针对应力状态均匀、单一的土样，土试样为上下尺寸相等的圆柱形或者六面体，试验时，在竖向荷载作用下的侧向变形受到限制，试样应力状态在竖向方向是不变的，试样的主应力始终为竖直方向和水平方向，且大小沿着竖向不变。

但这种静止土压力系数确定方法难以直接应用于应力状态较为复杂的情况，如盾构隧道管片衬砌进行室内地层-结构模型缩尺试验时，管片衬砌外轮廓为圆形，受隧道周边地层应力重分布效应影响，在竖直方向上，隧道管片衬砌所受的荷载以及隧道接触的土体内，竖向应力和水平方向应力的大小不再是均匀的，而是沿着隧道结构位置不同而变化的，而且土体-隧道衬砌接触面上既有水平方向土压力，又有竖向土压力，既有静止侧压力系数测定方法难以对这种复杂应力状态下的静止土压力进行有效测定。

发明内容

如何较为准确的获得地层-结构模型中隧道衬砌结构实际承受的静止土压力及其竖向分布情况是本发明的主要目的，本发明主要用于获得室内缩尺模型试验中隧道衬砌的水平土压力与竖向土压力的比值，即静止土压力系数。

本发明提供了一种室内精确测试竖向加载条件下隧道衬砌实际承受静止土压力的装置和方法，本发明测定分段隧道衬砌模型承受的竖向土压力和水平土压力总值，直接计算分段等效静止土压力系数，并进而获得静止土压力系数沿着隧道衬砌结构的竖向分布规律。

基本技术方案为：一种复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置及测试方法，测试装置包括隧道衬砌模型、隧道衬砌固定系统、隧道衬砌调节系统、支撑台、防水膜、土体、加载箱、荷载加载系统、土压力测试系统；隧道衬砌模型通过防水膜与加载箱内土体相接触，荷载加载系统位于土体上方，隧道衬砌固定系统位于隧道衬砌模型的接缝及其两侧，隧道衬砌调节系统位于支撑台之上，并和其上方的隧道衬砌模型内表面相接触。

隧道衬砌模型由相互分离的管片块组成，管片块为钢制弧形结构，管片块间的连接界面为光滑竖向平面，管片块竖向连接界面涂有润滑油。

隧道衬砌固定系统由位于管片块两端的定位环和位于管片块接缝的定位销组成；管片块每相邻端有4个定位环，2个位于管片块前侧，2个位于管片块后侧，管片块每相邻段前侧和后侧的2个定位环呈竖向上下排列；每个管片块接缝有4个定位销，2个位于管片块的前侧，2个位于管片块的后侧，管片块前后侧定位销呈上下并列分布，每个定位销对应2个分别位于管片块接缝两侧的定位环，定位销呈水平方向布置。

隧道衬砌调节系统包括垫块、可调节高度的微型千斤顶、百分表及其支座、调节块；位于管片块前侧和位于管片块后侧的千斤顶成对布置，位于管片块前侧和位于管片块后侧的百分表及支座成对布置；单个微型千斤顶包括液压柱、液压套筒、液压油、液压管、液压泵、液压阀；管片块前侧与后侧的垫块成对布置，垫块为钢制楔形结构，垫块顶部焊接于管片块下部，垫块下表面为水平面，并涂有润滑油；微型千斤顶的液压柱顶面为水平面，并涂有润滑油，液压柱顶面顶紧垫块下表面。

隧道衬砌调节系统的微型千斤顶通过调节块调整其自身高度；百分表支座与调节块位于支撑台上，支撑台为钢制实心结构，位于底板上方。

隧道衬砌模型上方为片状防水膜，防水膜由薄层状、柔性、光滑有机材料组成，防水膜背土侧表面与隧道衬砌模型迎土侧表面涂有润滑油，确保防水膜与隧道衬砌模型之间没有表面摩擦力；防水膜迎土侧上方为试验土体；试验土体位于加载箱内部空间内。

加载箱由顶板、底板、前挡板、后挡板、侧板、4个限位条以及4个紧固件和2个连接杆组成，前挡板和后挡板为透明钢化玻璃，顶板、侧板、底板均为钢制厚板，顶板、底板呈矩形，侧板为U型结构，4个限位条焊接固定于侧板左右板的内侧，用来固定前挡板和后挡板，2个连接杆通过侧板预留孔对拉于侧板上方，并通过侧板外部的紧固件固定牢固；前挡板和后挡板的右下角呈90°圆弧形，其形状、大小与隧道衬砌模型形状和大小一致；侧板的右侧中部和底板中部有圆形凹槽，用于放置传感器。

加载箱内试验土体上方为加载箱的顶板，顶板几何中心上方放置有荷载加载系统，荷载加载系统包括位于顶板中心的配重块定位柱及配重块，配重块定位柱的几何中心和加载箱顶板的几何中心重合，配重块定位柱呈短圆柱体，配重块位于配重块定位柱的上方，用于对试验土体加载。

土压力测试系统包括水平传感器及其定位柱、竖向传感器及其定位柱、管片块间传感器及其定位柱、传输线、水平传感器采集仪、竖向传感器采集仪、管片块间传感器采集仪；水平传感器及其定位柱、竖向传感器及其定位柱分别位于侧板和底板的凹槽内，传感器的传输线通过凹槽底部的小孔引出，并连接到对应的传感器采集仪；管片块间传感器及其定位柱位于相邻管片块接缝的竖向界面中心位置，传感器和管片块接触处涂有润滑油，管片块间传感器通过传输线连接到管片块间传感器采集仪；水平传感器、竖向传感器、管片块间传感器均为重力型传感器。

一种复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试方法，步骤如下：

第一步、组装加载箱的侧板、底板、前挡板和后挡板，前后挡板位于限位条内侧，两个连接杆穿过侧板上部预留孔用以对拉侧板，并在侧板外侧用紧固件将连接杆固定；

第二步、对管片块间传感器与管片块连接界面涂抹润滑油，将管片块间传感器及其定位柱固定在管片块接缝，并用定位销穿过定位环固定管片块，形成隧道衬砌模型整体，将水平传感器及其定位柱固定在隧道衬砌模型右侧，将竖向传感器及其定位柱固定在隧道衬砌模型下部，将整个隧道衬砌模型连同水平和竖向传感器放置于侧板和底板的凹槽内，将水平传感器的传输线引出连接到水平传感器采集仪，将竖向传感器的传输线引出加载箱连接到竖向传感器采集仪。

第三步、在隧道衬砌迎土侧表面涂抹润滑油，并在隧道衬砌模型上方放置防水膜，将防水膜摊开平铺，用防水膜封堵隧道衬砌模型与前后挡板之间的缝隙，确保试验土体水分不会渗漏。

第四步、加载箱内填筑试验土体，并分层压实；

第五步、试验土体表面整平，并放置顶板，在顶板中心位置放置配重块定位柱，并记录水平传感器采集仪读数Q₀和竖向传感器采集仪读数P₀。

第六步、加载，在配重块定位器上通过施加配重块对试验土体加载，待水平和竖向传感器采集仪读数稳定后，记录水平总荷载读数Q₁和竖向总荷载读数P₁。

第七步、在底板上放置支撑台，在支撑台的前侧安装隧道衬砌调节系统的微型千斤顶和百分表及支座，在支撑台的后侧对应位置安装微型千斤顶和百分表及其支座，4个微型千斤顶对应管片块1的垫块，2个微型千斤顶对应管片块2的右侧垫块，并通过调节块调整微型千斤顶高度；然后，松开微型千斤顶的液压阀，通过液压泵加压，使得液压柱顶紧管片块下部的垫块；最后，旋紧液压阀。

第八步、将管片块1与管片块2接缝处的管片块间传感器的传输线连接至管片块间传感器采集仪，记录初读数q_1-0，然后，取出管片块1和管片块2接缝处定位销，记录管片块间传感器采集仪读数q_1-1。

第九步、松开管片块2右侧的千斤顶液压阀，待百分表稳定后，记录百分表读数b_3-1，并读取位于底板凹槽内的竖向传感器的采集仪读数P₂，同时观察管片块1对应的百分表读数变化，记录其变化量b_2-1和b_1-1。

第十步、复位，利用液压泵根据百分表读数将管片块1和管片块2恢复到第八步的初始位置，并将管片块1和管片块2之间的4个定位销复位。

第十一步、管片块1的水平侧压力系数计算：

管片块1的竖向荷载为(P₁-P₀)-P₂，

管片块1的水平荷载为(Q₁-Q₀)-(q_1-1-q_1-0)，

管片块1的等效水平静止侧压力系数k₁为：

第十二步，将管片块2对应的千斤顶、百分表及支座移动到管片3的右侧，将管片块1的左侧千斤顶、百分表及支座移动到管片块2的左侧，并调整好位置，然后重复第八步～第十一步位置，以获得管片块2的等效水平静止侧压力系数；

第十三步，重复第八步～第十二步的流程，获取其余管片块的水平静止侧压力系数。

基于上述技术特征，通过对隧道衬砌模型分段测试，即可获得静止土压力系数在竖向的变化规律。

本申请与现有的室内静止土压力系数测试方法相比，主要区别在于：

1.现有的室内静止土压力系数的测试方法均不考虑隧道衬砌实际形状，本发明基于室内地层-结构缩尺模型中隧道衬砌呈弧形形状实际面临的荷载确定问题，即：需要较为准确地确定圆形盾构隧道衬砌模型所实际承受的荷载大小。

2.既有室内静止土压力系数测定方法均采用土体应力状态上下均匀分布的方法，土体主应力方向为水平和竖直方向，在水平方向通过竖向布设压力传感器可直接获得水平方向土体应力(静止土压力)，竖向应力也呈均匀分布，土体竖向应力无需测试；本发明对土体应力竖向非均匀状态下进行测试，竖向荷载和水平荷载均需要测试，衬砌模型承受的竖向土压力总值不等于竖向荷载块重量。

3.既有的室内静止侧压力系数测定的是均匀应力状态下的单点的静止土压力系数，本发明则基于一些复杂工况下如室内地层-荷载结构缩尺模型试验中，由于隧道衬砌模型周边土体应力状态复杂多变，单点应力测试面临的实际困难，着重测试隧道衬砌模型分段的水平侧压力和竖应力总值，进而获得隧道衬砌模型的等效静止土压力系数。

本发明的有益效果是：

(1)通过对隧道衬砌竖向垂直分段、隧道衬砌水平约束单点释放的同时约束竖向移动的方法，解决了局部静止水平荷载测试时的隧道衬砌结构稳定问题，可准确测试地层结构模型中隧道结构承受的水平荷载；

(2)通过衬砌分段竖向切面单侧固定和复位方法模拟竖向对称轴的水平移动，从而准确确定隧道衬砌分段等效竖向荷载；

(3)解决了考虑隧道衬砌实际形状时面临的复杂应力状态下隧道衬砌所受荷载和侧压力系数等精确测试困难的问题；

(4)本发明采用对隧道衬砌分段测试总水平荷载和总竖向荷载的方法，根据总水平荷载和总竖向荷载计算静止土压力系数，进一步可根据分段总荷载反演分段应力，本发明方法测试精度高，有效解决了常规单点应力测试面临的数据波动大、总荷载反演精度差等问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的应用例作说明

图1为本发明的剖面图；

图2为本发明的俯视图；

图3为隧道衬砌模型放大图；

图4为隧道衬砌调节系统放大图；

图5为本发明的水平传感器及其定位柱的放大图(正视图)；

图6为本发明的水平传感器及其定位柱的放大图(侧视图)。

图中包括：1-配重块；2-配重块定位柱；3-顶板；4-底板；5-侧板；6-前挡板；7-后挡板；8-限位条；9-紧固件；10-连接杆；11-防水膜；12-1～12-6-管片块1～管片块6；13-水平传感器定位柱；14-水平传感器；15-竖向传感器定位柱；16-竖向传感器；17-1～17-5-管片块间传感器定位柱1～管片块间传感器定位柱5；18-1～18-5管片块间传感器1～管片块间传感器5；19-1-1～19-5-1定位销1～定位销5；19-1-2～19-5-2定位环1～定位环5；20-传输线；21-水平传感器采集仪；22-竖向传感器采集仪；23-管片块间传感器采集仪；24-垫块；25-1～25-3液压柱1～液压柱3；26-1～26-3液压套筒1～液压套筒3；27-液压油；28-1～28-3液压阀1～液压阀3；29-液压管；30-液压泵；31-调节块；32-1～32-3百分表1～百分表3；33-1～33-3支座1～支座3；34-支撑台；35-侧板凹槽；36-底板凹槽；37-土体。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

附图所示，一种复杂应力状态下的室内土体静止侧压力系数测试装置主要由隧道衬砌模型、隧道衬砌固定系统、隧道衬砌调节系统、防水膜11、土体37、加载箱、荷载加载系统、土压力测试系统、支撑台34组成。

隧道衬砌模型由管片块1(12-1)～管片块6(12-6)组成，管片块通过隧道衬砌固定系统连接，隧道衬砌固定系统包括在管片块前侧和后侧各5组定位销(19-1-1～19-5-1)和定位环(19-1-2～19-5-2)，定位销与定位环一一配对，例如，定位销19-1-1与定位环19-1-2配对，定位销19-2-1与定位环19-2-2配对，依次类推。

隧道衬砌调节系统包括垫块24、微型千斤顶3个(千斤顶1～千斤顶3)、百分表1(32-1)～百分表3(32-3)及对应的支座1(33-1)～支座3(33-3)、调节块31，百分表1(32-1)～百分表3(32-3)均包括管片块前侧和后侧各一个百分表，每个百分表对应一个支座；3个微型千斤顶(千斤顶1～千斤顶3)包括液压柱1(25-1)～液压柱3(25-3)、液压套筒1(26-1)～液压套筒3(26-3)、液压油27、液压管29、液压泵30、液压阀1(28-1)～液压阀3(28-3)；垫块24焊接于管片块的前侧与后侧，前侧12个，后侧12个。

隧道衬砌调节系统的微型千斤顶位于调节块31上方，调节块置于支撑台34上，支撑台34位于底板4的右上方和侧板5的内侧。

防水膜11位于隧道衬砌模型上方，防水膜上方为试验土体37，试验土体37位于加载箱内。

加载箱包括顶板3、底板4、前挡板6、后挡板7、侧板5、限位条8以及紧固件9和连接杆10组成，顶板3位于土体37上方，顶板3几何中心上方为配重块定位柱2，配重块1置于配重块定位柱2之上。

隧道衬砌模型位于加载箱前挡板6、后挡板7的右下方，隧道衬砌模型的管片块1(12-1)～管片块6(12-6)前后侧紧贴前挡板6和后挡板7的下缘。

土压力测试系统包括水平传感器14及其定位柱13、竖向传感器16及其定位柱15、管片块间传感器(18-1～18-5)及其定位柱(17-1～17-5)、传输线20、水平传感器采集仪21、竖向传感器采集仪22、管片块间传感器采集仪23；水平传感器14及其定位柱13和竖向传感器16及其定位柱15位于侧板凹槽35和底板凹槽36内。

实施例2，本发明的静止土压力系数k₀测试方法如下：

1.组装加载箱，将侧板5放置于试验台，然后依次组装底板4、前挡板6、后挡板7，前挡板6和后挡板7放置于限位条8的内侧，将连接杆10穿过侧板5上方预留孔，并用紧固件9将侧板对拉固定；

2.将管片块(12-1～12-6)之间的管片块间传感器(18-1～18-5)及其定位柱(17-1～17-5)固定在管片块接缝处，将水平传感14器及其定位柱13固定在管片块12-1的右侧，将竖向传感器16及其定位柱15固定在管片块12-6的左侧，将整个隧道衬砌模型连同传感器及其定位柱放于前挡板6和后挡板7的右下方，水平传感器14放于侧板凹槽35内，竖向传感器16放于底板凹槽36内，将水平传感器14的传输线20引出连接到水平传感器采集仪21，将竖向传感器16的传输线20引出加载箱连接到竖向传感器采集仪22。

3.在隧道衬砌模型迎土侧涂抹润滑油，并在其上平铺防水膜11。

4.在加载箱内填筑试验土体37，并分层压实；

5.试验土体37表面整平，并放置顶板3，在顶板3中心位置放置配重块定位柱2，并记录水平荷载传感器采集仪21读数Q₀和竖向传感器采集仪22读数P₀。

6.加载，在配重块定位柱2上施加配重块1对试验土体37加载，待水平传感器采集仪21和竖向传感器采集仪22读数稳定后，记录水平总荷载读数Q₁和竖向总荷载读数P₁。

7.在底板4上放置支撑台34，在支撑台34的前侧和后侧各安装3套隧道衬砌调节系统的微型千斤顶(千斤顶1～千斤顶3)和百分表(32-1～32-3)及支座(33-1～33-3)，其中，千斤顶1和千斤顶2对应管片块(12-1)的垫块，千斤顶3对应管片块(12-2)的右侧垫块24，并通过调节块31调整微型千斤顶高度；然后，松开微型千斤顶1、千斤顶2、千斤顶3的液压阀28-1、28-2、28-3，通过液压泵30加压，使得液压柱25-1～25-3顶紧管片块12-1和12-2下部的垫块24；最后，旋紧液压阀28-1、28-2、28-3。

8.将管片块12-1与管片块12-2接缝间的管片块间传感器18-1的传输线20连接至管片块间传感器采集仪23，记录初读数q_1-0，然后，取出管片块12-1和管片块12-2接缝处的定位销19-1-1，记录管片块间传感器采集仪23读数q_1-1。

9.松开管片块12-2右侧的千斤顶液压阀28-3，待百分表32-3稳定后，记录百分表32-3读数b_3-1，并读取位于底板凹槽36内的竖向传感器16的采集仪22读数P₂，同时观察管片块12-1对应的百分表32-1和32-2读数变化，记录其变化量b_2-1和b_1-1。

10.复位，利用液压泵30，根据百分表32-1～32-3读数(b_3-1，b_2-1和b_1-1)将管片块12-1和管片块12-2恢复到第八步的初始位置，并将管片块12-1和管片块12-2接缝处的定位销19-1-1复位。

11.管片块12-1的水平侧压力系数计算：

管片块12-1的竖向荷载为(P₁-P₀)-P₂；

管片块12-1的水平荷载为(Q₁-Q₀)-(q_1-1-q_1-0)，

管片块12-1的等效水平静止侧压力系数k₁为：

12.将管片块12-2对应的千斤顶3、百分表32-3及支座33-3移动到管片块12-3的右侧，将管片块12-1的左侧千斤顶2、百分表32-2及支座32-2移动到管片块12-2的左侧，并调整好位置，然后重复第八步～第十一步位置，以获得管片块12-2的等效水平静止侧压力系数；

13.重复第八步～第十二步的流程，获取其余管片块的水平静止侧压力系数。

Claims (4)

1.一种复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置，其特征在于：包括隧道衬砌模型、隧道衬砌固定系统、隧道衬砌调节系统、支撑台、防水膜、土体、加载箱、荷载加载系统、土压力测试系统；隧道衬砌模型通过防水膜与加载箱内土体相接触，荷载加载系统位于土体上方，隧道衬砌固定系统位于隧道衬砌模型的接缝及其两侧，隧道衬砌调节系统位于支撑台之上，并和其上方的隧道衬砌模型内表面相接触；

隧道衬砌模型由相互分离的管片块组成，管片块为钢制弧形结构，管片块间的连接界面为光滑竖向平面；隧道衬砌固定系统由定位环和定位销组成，定位销呈水平方向布置；隧道衬砌调节系统包括垫块、微型千斤顶、百分表及其支座、调节块；微型千斤顶包括液压柱、液压套筒、液压油、液压管、液压泵、液压阀；垫块为钢制楔形结构，垫块顶部焊接于管片块下部，垫块下表面为水平面，并涂有润滑油，微型千斤顶的液压柱顶面为水平面，并涂有润滑油；防水膜由薄层状、柔性、光滑有机材料组成，防水膜背土侧表面涂有润滑油；土压力测试系统包括水平传感器及其定位柱、竖向传感器及其定位柱、管片块间传感器及其定位柱、传输线、水平传感器采集仪、竖向传感器采集仪、管片块间传感器采集仪；水平传感器及其定位柱、竖向传感器及其定位柱分别位于侧板和底板的凹槽内；管片块间传感器通过传输线连接到管片块间传感器采集仪；水平传感器、竖向传感器、管片块间传感器均为重力型传感器。

2.根据权利要求1所述的复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置，其特征在于：所述加载箱由顶板、底板、前挡板、后挡板、侧板、限位条以及紧固件和连接杆组成，前挡板和后挡板为透明钢化玻璃，侧板为U型结构；前挡板和后挡板的右下角呈90°圆弧形，其形状、大小与隧道衬砌模型形状和大小一致。

3.根据权利要求1所述的复杂应力状态下的静止土压力系数室内测试装置，其特征在于：所述荷载加载系统包括位于顶板中心的配重块定位柱及配重块。

4.一种采用权利要求1-3所述测试装置测试静止土压力方法，其特征在于，步骤如下：

第一步、组装加载箱的侧板、底板、前挡板和后挡板，前后挡板位于限位条内侧，两个连接杆穿过侧板上部预留孔用以对拉侧板，并在侧板外侧用紧固件将连接杆固定；

第二步、对管片块间传感器与管片块连接界面涂抹润滑油，将管片块间传感器及其定位柱固定在管片块接缝，并用定位销穿过定位环固定管片块，形成隧道衬砌模型整体，将水平传感器及其定位柱固定在隧道衬砌模型右侧，将竖向传感器及其定位柱固定在隧道衬砌模型下部，将整个隧道衬砌模型连同水平和竖向传感器放置于侧板和底板的凹槽内，将水平传感器的传输线引出连接到水平传感器采集仪，将竖向传感器的传输线引出加载箱连接到竖向传感器采集仪；

第三步、在隧道衬砌迎土侧表面涂抹润滑油，并在隧道衬砌模型上方放置防水膜，将防水膜摊开平铺，用防水膜封堵隧道衬砌模型与前后挡板之间的缝隙，确保试验土体水分不会渗漏；

第四步、加载箱内填筑试验土体，并分层压实；

第五步、试验土体表面整平，并放置顶板，在顶板中心位置放置配重块定位柱，并记录水平传感器采集仪读数Q₀和竖向传感器采集仪读数P₀；

第六步、加载，在配重块定位器上通过施加配重块对试验土体加载，待水平和竖向传感器采集仪读数稳定后，记录水平总荷载读数Q₁和竖向总荷载读数P₁；

第七步、在底板上放置支撑台，在支撑台的前侧安装隧道衬砌调节系统的微型千斤顶和百分表及支座，在支撑台的后侧对应位置安装微型千斤顶和百分表及其支座，4个微型千斤顶对应管片块的垫块，2个微型千斤顶对应管片块的右侧垫块，并通过调节块调整微型千斤顶高度；然后，松开微型千斤顶的液压阀，通过液压泵加压，使得液压柱顶紧管片块下部的垫块；最后，旋紧液压阀；

第八步、将管片块与管片块接缝处的管片块间传感器的传输线连接至管片块间传感器采集仪，记录初读数q_1-0，然后，取出管片块和管片块接缝处定位销，记录管片块间传感器采集仪读数q_1-1；

第九步、松开管片块右侧的千斤顶液压阀，待百分表稳定后，记录百分表读数b_3-1，并读取位于底板凹槽内的竖向传感器的采集仪读数P₂，同时观察管片块对应的百分表读数变化，记录其变化量b_2-1和b_1-1；

第十步、复位，利用液压泵根据百分表读数将管片块和管片块恢复到第八步的初始位置，并将管片块和管片块之间的4个定位销复位；

第十一步、管片块的水平侧压力系数计算：

管片块的竖向荷载为(P₁-P₀)-P₂；

管片块的水平荷载为(Q₁-Q₀)-(q_1-1-q_1-0)，

管片块的等效水平静止侧压力系数k₁为：

第十二步，将管片块对应的千斤顶、百分表及支座移动到管片的右侧，将管片块的左侧千斤顶、百分表及支座移动到管片块的左侧，并调整好位置，然后重复第八步～第十一步位置，以获得管片块的等效水平静止侧压力系数；

第十三步，重复第八步～第十二步的流程，获取其余管片块的水平静止侧压力系数。