CN114012888A - 一种具有柔性接头的隧道模型及其模具 - Google Patents

Abstract

一种具有柔性接头的隧道模型及其模具，该模具浇筑内芯由多个圆柱状内芯重叠堆砌组成，并放置在底座上，两根半圆筒由抱箍固定为一个圆筒后，插入固定在底座顶面的环槽之中，从而在圆筒与浇筑内芯之间形成浇筑空间，且圆筒上等间距或不等间距地粘贴有橡胶条，该橡胶条厚度小于浇筑空间的厚度。隧道模型为其上有间距或不等间分布的环形凹槽的圆筒体，且每个环形凹槽上设有一个橡胶圈；环状钢丝网沿轴向埋设在圆筒体内。本发明的隧道节段之间采用柔性接头连接，本发明能用于验证不同节段长度、不同柔性接头宽度连接性能的隧道模型试验研究。

Description

一种具有柔性接头的隧道模型及其模具

技术领域

本发明涉及隧道模型技术领域，特别是涉及一种具有柔性接头的隧道模型及其模具。

背景技术

我国基础工程建设不断取得突破。但是由于收到受到地形、线路条件等各种因素的制约，西部长大隧道在建设中将面临高地应力、高埋深、断层破碎带、岩石节理裂隙等非常严峻的隧道赋存环境；因此，复杂环境下的隧道受迫影响问题已然成为极其重要的科学研究。然而，受地形、场地等干扰，直接从工程中探究隧道的变形及破坏机理难度较大，因此合理的室内隧道缩尺模型试验能再现隧道工程的力学行为。通过将本发明所述的一种考虑柔性接头隧道模型试块的模具设计及制作方法运用到模型试验中，可以较为直观地对围岩-衬砌体系相互作用机理研究。

专利CN110181665A中提到了一种制作预制隧道模型试块的模具及方法，其主要涉及针对传统无铰接设计隧道的性能研究问题，无法满足柔性连接工程隧道的研究需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种制作具有柔性接头的隧道模型的模具，旨在通过在相邻两个隧道节段之间设置柔性接头，使其能承受隧道内部可能发生的弯曲以及剪切，以同于验证不同节段长度、不同柔性接头宽度连接性能的隧道试验研究。

本发明的目的是这样实现的：一种制作具有柔性接头的隧道模型的模具，其特征在于，圆柱状的内芯顶部有内凹面，该内芯底部有能与其顶部内凹面相吻合的外凸面；圆柱状的底座的直径大于内芯直径，且底座顶面上有能与内芯底部外凸面相吻合的内凹面；多个内芯从底座顶面上逐次向上叠合堆砌而形成浇筑内芯；直径大于内芯的两个半圆筒经不锈钢套箍固定合拢而成为一个圆筒，该圆筒下部插入固定在底座顶面的环槽之中，从而将浇筑内芯套装其内，该圆筒与浇筑内芯之间形成浇筑空间，且两个半圆筒内壁面上等间距或不等间距地粘贴有若干橡胶条，当两个半圆筒合拢成一个圆筒时，两个半圆筒上的对应橡胶条围合为一个橡胶圈，该橡胶条的厚度小于上述浇筑空间的厚度。

所述内芯顶部有供螺纹纵杆旋入而将内芯提起的两个预留螺纹孔。

所述浇筑空间内还沿其轴线方向设置有钢丝网，该钢丝网是在灌浆浇筑后，当浇筑体未凝固时嵌入设置的。

所述该圆筒内避面以及浇筑内芯外表面上涂覆有润滑油层和贴合有防水膜。所述橡胶条的厚度为浇筑空间内浇筑体厚度的0.4~0.8倍。

一种具有柔性接头的隧道模型，所述隧道模型为其上有间距或不等间分布的环形凹槽的圆筒体，且每个环形凹槽上套装有一个橡胶圈；环状钢丝网沿轴向埋设在圆筒体内。

所述隧道模型圆筒体的厚度为10mm，环形凹槽的深度为3mm~5mm；隧道模型的材质为石膏。

本发明的有益效果为：

1、隧道节段之间采用柔性接头连接，柔性接头作为一种替代保护措施，通过相邻隧道节段件间的相互转移来吸收发展变形，从而承受隧道内部可能发生的剪切和弯曲，进而有效保护衬砌避免结构发生整体性破坏。

2、隧道模具半圆筒内壁粘贴橡胶条，橡胶条厚度根据试验方案适当选取，这样可以满足避免多次浇筑节段衬砌模型，一次成型，本发明隧道模型可以根据试验方案选取不同接头宽度和不同接头刚度进行探究试验，本发明隧道模具中，半圆筒、底座及内芯制作简单，浇筑成型方便快捷，重复利用率高，模型制作效率高，拆模速度快，利用该套模具可以制备出可用于制作不同接头刚度、不同接头宽度的隧道模型，具有操作简单，脱膜简便，适合多工况下的模型批量成产，在本隧道模型试验领域内具有广泛的使用及实用性。

附图说明

图1为本发明的隧道模型半圆筒立体图。

图2为本发明隧道模具内芯及底座详图。

图3为本发明的隧道模型立体图。

图4为图3的A-A截面图。

图5为图3的B-B截面图。

图6为本发明隧道模具的立体图以及两根螺纹纵杆的示意图。

图中：1-（隧道模具）半圆筒；2-不锈钢套箍；3-（封闭）浇筑空间（或称浇筑空腔）；4-（隧道模具）内芯；5-（隧道模具）底座；6-螺纹纵杆；7-橡胶条；8-（模具内芯）预留螺纹孔；9-（模具内芯）内凹面；10-（模具内芯）外凸面；11-隧道模型；12-（隧道模型接头位置）环形凹槽；13-钢丝网；14-（隧道模型）浇筑体；15-橡胶圈。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图6示出，一种制作具有柔性接头的隧道模型的模具，其特征在于，圆柱状的内芯4顶部有内凹面，该内芯底部有能与其顶部内凹面相吻合的外凸面；圆柱状的底座5的直径大于内芯4直径，且底座顶面上有能与内芯底部外凸面相吻合的内凹面；多个内芯从底座5顶面上逐次向上叠合堆砌而形成浇筑内芯；直径大于内芯的两个半圆筒1经不锈钢套箍2固定合拢而成为一个圆筒，该圆筒下部插入固定在底座顶面的环槽之中，从而将浇筑内芯套装其内，该圆筒与浇筑内芯之间形成浇筑空间3，且两个半圆筒1内壁面上等间距或不等间距地粘贴有若干橡胶条7，当两个半圆筒合拢成一个圆筒时，两个半圆筒上的对应橡胶条围合为一个橡胶圈，该橡胶条7的厚度小于上述浇筑空间的厚度（参见图1~图5）。

所述内芯4顶部有供螺纹纵杆6旋入而将内芯提起的两个预留螺纹孔8。

所述浇筑空间3内还沿其轴线设置有钢丝网13，该钢丝网是在灌浆浇筑后，当浇筑体未凝固时嵌入设置的，参见图3。

具有柔性接头的隧道模型11（材质为石膏）为其上分布有间距或不等间环形凹槽的圆筒体，且每个环形凹槽12上设有一个橡胶圈15；环状钢丝网13沿轴向埋设在圆筒体内。

所述隧道模型11圆筒体的厚度为10mm，环形凹槽12的深度为3mm~5mm。

节段隧道利用降低接头刚度原则，采用柔性材料（如橡胶圈15）进行填充，用以吸收隧道受力变形，避免了隧道进一步发生整体坍塌。如图1~5所述，隧道模具由所述隧道模具半圆筒1，隧道内芯4，所述模型底座5组成。

相邻所述隧道内芯4的上下凹凸面咬合后稳定堆叠，每个内芯4上方预留螺纹孔，所述模具零件组合并使用不锈钢抱箍2加固后形成封闭浇筑空间3。

隧道模具半圆筒内壁粘贴橡胶条7，橡胶条厚度根据试验方案适当选取，一般可设0.4~0.8倍的衬砌厚度；橡胶贴条宽度也应根据试验要求的接缝宽度选取。

实施例

该实施例子公开了一种考虑柔性接头隧道模型试块的模具设计及制作方法，具体实施过程如下：

考虑柔性接头隧道模型试块的模具设计及制作方法，包括：隧道模具(两个半圆筒、多个内芯、底座及不锈钢抱箍)、螺纹纵杆、橡胶条、钢丝网，所述隧道模具半圆筒、内芯均能与所述底座完美契合，形成封闭的隧道浇筑空间；使用时可将模具清洁干净，为方便后期脱模，可在圆筒内壁面内芯表面均涂抹润滑油后贴合防水膜，保证模型表面光滑。为防止浇筑过程漏液，可在拼装好的磨具外侧敷设防水膜；迅速浇筑凝干后借助螺纹纵杆，将模具内芯一一抽出后拆除防水膜，最后将两根半圆筒剥离开来，最终脱膜完成。

本文中所述的具体实施例仅仅是本发明精神作举例说明。本发明所述技术领域的技术人员可以对所述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但不会偏离本发明的而精神或者超越所附权力要求所定义的范围。

Claims (6)

1.一种制作具有柔性接头的隧道模型的模具，其特征在于，圆柱状的内芯（4）顶部有内凹面，该内芯底部有能与其顶部内凹面相吻合的外凸面；圆柱状的底座（5）的直径大于内芯（4）直径，且底座顶面上有能与内芯底部外凸面相吻合的内凹面；多个内芯从底座（5）顶面上逐次向上叠合堆砌而形成浇筑内芯；直径大于内芯的两个半圆筒（1）经不锈钢套箍(2)固定合拢而成为一个圆筒，该圆筒下部插入固定在底座顶面的环槽之中，从而将浇筑内芯套装其内，该圆筒与浇筑内芯之间形成浇筑空间（3），且两个半圆筒（1）内壁面上等间距或不等间距地粘贴有若干橡胶条（7），当两个半圆筒合拢成一个圆筒时，两个半圆筒上的对应橡胶条围合为一个橡胶圈，该橡胶条（7）的厚度小于上述浇筑空间的厚度。

2.根据权利要求1所述一种柔性接头的隧道模型的模具，其特征在于，所述内芯（4）顶部有供螺纹纵杆（6）旋入而将内芯提起的两个预留螺纹孔（8）。

3.根据权利要求1所述一种柔性接头的隧道模型的模具，其特征在于，所述浇筑空间（3）内还沿其轴线方向设置有钢丝网（13），该钢丝网是在灌浆浇筑后，当浇筑体未凝固时嵌入设置的。

4.根据权利要求1所述一种柔性接头的隧道模型的模具，其特征在于，所述该圆筒内壁面以及浇筑内芯外表面上涂覆有润滑油层和贴合有防水膜；所述橡胶条（7）的厚度为浇筑空间内浇筑体厚度的0.4~0.8倍。

5.一种具有柔性接头的隧道模型，其特征在于，所述隧道模型（11）为其上有等间距或不等间距分布的环形凹槽的圆筒体，且每个环形凹槽（12）上套装有一个橡胶圈（15）；环状钢丝网（13）沿轴向埋设在圆筒体内。

6.根据权利要求5所述一种制作具有柔性接头的隧道模型，其特征在于，所述隧道模型（11）圆筒体的厚度为10mm，环形凹槽（12）的深度为3mm~5mm；隧道模型（11）的材质为石膏。

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