CN114136970B - 一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法 - Google Patents
一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114136970B CN114136970B CN202111459242.3A CN202111459242A CN114136970B CN 114136970 B CN114136970 B CN 114136970B CN 202111459242 A CN202111459242 A CN 202111459242A CN 114136970 B CN114136970 B CN 114136970B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- jacking
- rectangular pipe
- soil
- test box
- model test
- 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.)
- Active
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 70
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 70
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 49
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 13
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 4
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 4
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
-
- 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
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，包括将矩形顶管机、预制模型矩形管节以及顶进装置安装在支撑装置上；在模型试验箱内填充土体并对模型试验箱内的土体进行水平和竖向分割，形成若干土体单元，在土体单元内安装有多点位移计；顶进装置驱动矩形顶管机和预制模型矩形管节在支撑装置上前进，当矩形顶管机左半部从模型试验箱的开口进入并切削模型试验箱内的土体时，牵引装置驱动移动板与矩形顶管机同步同速前移；在矩形顶管机顶进过程中,每顶进一片预制模型矩形管节记录一次多点位移计的数据，并进行壁后注浆；在矩形顶管机顶进结束后，利用多点位移计采集的数据拟合土体的三维形态图，确定土体发生背土效应的范围。
Description
技术领域
本发明涉及矩形顶管隧道的技术领域，尤其是一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法。
背景技术
伴随着我国地下工程的快速发展，浅埋矩形顶管工程越来越多。对于空间狭窄、覆土浅、周边环境复杂等区域等地下空间的开发，超浅埋、大断面、大跨进，小净距矩形顶管逐渐成为该类区域空间开发的最佳施工方案。但受地形条件和施工技术的影响，矩形顶管法施工时，顶管上部土体会产生背土效应。背土效应是指浅埋矩形顶管在顶进过程中，随着顶程逐渐增大，正上方土体与管节接触面积越来越大，在摩阻系数一定的情况下，正上方土体与管节的总摩阻力越来越大，超出了周边土体的整体约束能力，导致正上方土体伴随管节整体位移的突发破坏现象。发生背土效应需要满足底部摩擦力大于双侧剪切约束力的前提条件，当其差值大于前端土体抗力时即发生整体背土破坏。发生背土效应的前提条件与地层环境中上覆土体的有效重度、上覆土厚度，管节接触宽度、管土摩擦因数、管土黏聚力、有效应力强度指标、黏性土侧压力系数经验值有关。背土现象一旦出现，会导致顶管上部土体发生剪切破坏，出现地表隆起的现象，对隧道周围建筑产生极大安全隐患。研究人员将顶管背土概念引入国内、在工程实践的基础上对顶管背土进行了深入研究、分别对单个顶管顶进的挤土效应、多个顶管顶进的附加荷载进行了研究，并进行了相应的量化分析等方面的理论研究。对于浅埋矩形顶管，采用管节四周注入触变泥浆的方法时触变泥浆套虽然可以减小顶管与上部土体间的摩阻力，但泥浆套受现场顶管施工水平的影响较大，当泥浆套作用发挥不佳时，仍有可能发生整体背土现象。受到工具管节一般较后续管节大、顶管姿态调整、局部摩阻力不均等不利因素的诱导，顶管背土不可避免。由于缺乏实验验证，对背土效应的演化过程以及背土范围仍然不明确，不能被直观的观测。因此，亟待进行模型试验，对背土效应的产生机理以及背土移动范围进行研究。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，通过顶进装置推动矩形顶管机和预制模型矩形管节前移，并使矩形顶管机切削模型试验箱内的土体，根据模型试验箱土体内埋设的多点位移计测量的数据，绘制土体的三维实体图形，从而确定土体发生背土效应的范围。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于：所述实验方法包括以下步骤：
将矩形顶管机、预制模型矩形管节以及顶进装置安装在支撑装置上；
在模型试验箱内填充土体并对所述模型试验箱内的土体进行水平和竖向分割，形成若干土体单元，在所述土体单元内安装有多点位移计，其中，所述模型试验箱顶部无盖且其前、后板上均分别开设有允许所述矩形顶管机左半部通过的开口，所述开口右侧设有移动板且所述移动板同牵引装置连接；
所述顶进装置驱动所述矩形顶管机和所述预制模型矩形管节在所述支撑装置上前进，当所述矩形顶管机左半部从所述模型试验箱的开口进入并切削所述模型试验箱内的土体时，所述牵引装置驱动所述移动板与所述矩形顶管机同步同速前移；
在所述矩形顶管机顶进过程中,每顶进一片所述预制模型矩形管节记录一次所述多点位移计的数据，并进行壁后注浆；
在所述矩形顶管机顶进结束后，利用所述多点位移计采集的数据拟合土体的三维形态图，确定土体发生背土效应的范围。
所述顶进装置为伺服千斤顶且所述伺服千斤顶安装在混凝土后座墙上，所述伺服千斤顶由动力控制装置进行控制。
所述支撑装置包括同所述混凝土后座墙连接的钢架以及安装在所述钢架上的钢轨，所述支撑装置的前部结构和后部结构宽度均满足所述矩形顶管机的通过要求，所述支撑装置的中部结构宽度满足所述矩形顶管机右半部的通过要求。
所述钢轨上安装有滚动装置。
所述支撑装置的前部结构和后部结构两侧均安装有挡板，所述支撑装置的中部结构右侧安装有所述挡板。
所述钢架通过加固钢筋进行加固，所述钢架与所述混凝土后座墙间通过固定焊筋进行固定。
所述模型试验箱的框架由角钢和加固钢板组成；所述模型试验箱的右侧板包括第一安装板、第二安装板以及所述移动板，所述移动板顶、底部均设有凸起，所述第一安装板底部、所述第二安装板顶部分别开设有同所述移动板顶、底部上凸起相适配的凹槽，所述移动板上开设有若干孔洞。
所述牵引装置包括细钢绳、转轮以及电机，所述细钢绳两端分别同所述移动板的孔洞以及所述转轮连接，所述转轮由所述电机进行控制。
以所述开口顶部为界限，所述开口顶部以下的土体不做分割，所述开口顶部以上的土体分别采用第一砂土层和第二砂土层进行水平以及竖向分割；
水平分割时，先铺撒具备第三色彩的砂土，形成第三砂土层，后在所述第三砂土层上铺撒具备第一色彩的砂土，形成所述第一砂土层，重复上述操作，直至所述具备第三色彩的砂土铺满所述模型试验箱；
利用夹板对土体进行竖向分割，所述夹板包括两连接钢筋以及安装在两所述连接钢筋中部围合形成的空间内的两钢板，所述连接钢筋由中部的水平段和两侧的弯折段组成，两所述钢板顶部均分别同两所述连接钢筋的水平段连接，两所述连接钢筋的弯折段间通过螺栓连接形成X形结构且两所述连接钢筋的弯折段外端部间通过弹簧连接，通过按压或松开所述弯折段可使所述弹簧压缩或回弹，以带动两所述钢板相对远离或靠近；
在水平分割完成后，沿所述矩形顶管机的顶进方向将所述夹板等间隔插入土体中，按压所述夹板的两侧，两所述钢板向外撑开形成空隙，将具备第二色彩的砂土倒入所述空隙内，形成所述第二土层，之后将所述夹板抽出，完成土体的竖向分割。
在所述模型试验箱中铺撒所述具备第三色彩的砂土时，每铺撒一层所述具备第三色彩的砂土，用细绳提前标记所述具备第二色彩的砂土的位置，同时根据所述多点位移计中位移计的数量，利用细绳对所述第三砂土层进行纵向均匀分割，形成网格状分割面，将编号后的所述位移计依次埋置在所述第三砂土层中，重复上述操作，直至所有的所述多点位移计安装完成。
本发明的优点是：操作简便，便于观测，可以通过透明箱体直接观测到背土效应的演化过程，并可以通过多点位移计绘制土体的三维实体图形，从而确定土体发生背土效应的范围。
附图说明
图1为本发明实验装置整体结构示意图；
图2为本发明实验装置整体结构的俯视图；
图3为本发明模型试验箱的示意图；
图4为本发明模型试验箱右侧板的正视图；
图5为本发明模型试验箱右侧板的侧视图；
图6为本发明支撑装置的正视图；
图7为本发明滚动装置的结构示意图；
图8为本发明支撑装置的侧视图；
图9为本发明钢轨的安装示意图；
图10为本发明夹板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-10所示，图中标记1-23分别表示为: 模型试验箱1，第一安装板1-1，第二安装板1-2，移动板1-3，加固钢板2，白色砂土3，多点位移计4，红色砂土5，矩形顶管机6，预制模型矩形管节 7，伺服千斤顶8，计算机9，混凝土后座墙10，钢轨11，挡板12，滚动装置13，钢架14，细钢绳15，转轮16，电机17，孔洞 18，固定焊筋19，角钢20，开口21，夹板22，弹簧22-1，螺栓22-2，钢板22-3，连接钢筋22-4，加固钢筋23。
实施例：如图1-10所示，本实施例涉及一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，通过实验装置进行测试，该实验装置主要包括模型试验箱1、预制模型矩形管节7、矩形顶管机6、顶进装置、支撑装置、动力控制装置以及牵引装置，其实验方法包括以下步骤：
1、如图1和图2所示，将矩形顶管机6和预制模型矩形管节7安装在支撑装置上，并在预制模型矩形管节7后方设置伺服千斤顶8（顶进装置），伺服千斤顶8安装在混凝土后座墙10上，伺服千斤顶8可推动矩形顶管机6和预制模型矩形管节7在支撑装置移动，并且伺服千斤顶8由计算机9（动力控制装置）进行控制。本实施例中，伺服千斤顶8的数量为四个，其分别设于预制模型矩形管节7的四角位置上。
如图1、图2、图6、图7、图8及图9所示，支撑装置包括钢架14和钢轨11，钢架14通过固定焊筋19同混凝土后座墙10固定，并且钢架14通过加固钢筋23进行加固。钢轨11安装在钢架14上，钢轨11还设有滚动装置13（本实施例中为滚动轴承），可以在顶进时减少摩擦，便于矩形顶管机6和预制模型矩形管节7的移动。支撑装置可分为前部结构、中部结构以及后部结构，其中，预制模型矩形管节7和矩形顶管机6设于支撑装置的前部结构上，支撑装置的前部结构和后部结构宽度均满足矩形顶管机6的通过要求，支撑装置的中部结构宽度满足矩形顶管机6右半部的通过要求，即支撑装置的中部结构宽度为支撑装置的前部结构（后部结构）宽度的一半。本实施例中，在支撑装置的前部结构和后部结构的宽度方向上（即钢轨11上）均安装有六个滚动装置13（左右侧各三个），而在支撑装置的中部结构的宽度方向上（即钢轨11上）安装有三个滚动装置13（右侧三个）。此外，支撑装置的前部结构和后部结构两侧均安装有L型的挡板12，而支撑装置的中部结构仅在其右侧安装有L型的挡板12，可以防止矩形顶管机6和预制模型矩形管节7脱轨，并且挡板12底部厚度与滚珠13顶面保持一条水平线。
2、如图1至图3所示，模型试验箱1设于支撑装置的中部结构处，在模型试验箱1内填充土体并对模型试验箱1内的土体进行水平和竖向分割，形成若干土体单元，在土体单元内安装有多点位移计4。本实施例中，模型试验箱1顶部无盖，模型试验箱1的框架由角钢20（竖向）和加固钢板2（横向）组成，模型试验箱1前、后、左、右、底板均为高强度透明塑料块，便于观测箱内土体的情况。模型试验箱1前、后板上均分别开设有开口21，开口21面积为矩形顶管机6施工面积的一半，可作为矩形顶管机6的开挖面，矩形顶管机6可从开口21进入模型试验箱1内。
如图4和图5所示，模型试验箱1的右板由第一安装板1-1、第二安装板1-2以及移动板1-3组成，移动板1-3位于开口21的右侧，移动板1-3顶、底部均设有凸起，第一安装板1-1底部、第二安装板1-2顶部分别开设有同移动板1-3顶、底部上凸起相适配的凹槽，移动板1-3通过其上的凸起可沿第一安装板1-1和第二安装板1-2凹槽的长度方向进行移动，并且可在移动板1-3的凸起、第一安装板1-1和第二安装板1-2的凹槽上涂抹润滑油，减小摩擦力，此外，移动板1-3前部开设有四个孔洞18。移动板1-3由牵引装置进行驱动，其中，牵引装置包括细钢绳15、转轮16以及电机17，细钢绳15两端分别同移动板1-3的孔洞18以及转轮16连接，转轮16由电机17进行控制。
本实施例中，以开口21顶部为界限，开口21顶部以下的土体不做分割，开口21顶部以上的土体分别采用红色砂土3和白色砂土5进行水平以及竖向分割。水平分割时，先铺撒具备15cm厚的普通砂土（颜色与红色砂土3、白色砂土5均不同），形成普通砂土层，后在普通砂土上铺撒1cm厚的红色砂土3，形成红色砂土层，重复上述操作，直至普通砂土铺满模型试验箱1。如图10所示，利用夹板22对土体进行竖向分割，夹板22包括两连接钢筋22-4和两钢板22-3，两钢板22-3安装在两连接钢筋22-4中部围合形成的空间内，连接钢筋22-4由中部的水平段和两侧的弯折段组成，两钢板22-3顶部均分别同两连接钢筋22-4的水平段连接，两连接钢筋22-4的弯折段间通过螺栓22-2连接形成X形结构且两连接钢筋22-4的弯折段外端部间通过弹簧22-1连接，通过按压或松开弯折段可使弹簧22-1压缩或回弹，以带动两钢板22-3相对远离或靠近，在不按压弯折段的情况下，两钢板22-3为紧贴状态。在水平分割完成后，沿矩形顶管机6的顶进方向将夹板22每间隔10cm插入土体中，按压夹板22的两侧，两钢板22-3向外撑开形成空隙，将白色砂土5倒入空隙内，形成1cm厚的白色砂土层，之后将夹板22抽出，完成土体的竖向分割。另外，在模型试验箱1中铺撒普通砂土时，每铺撒一层普通砂土，用细绳提前标记白色砂土5的位置，同时根据多点位移计4中位移计的数量，利用细绳对普通砂土层进行纵向均匀分割，形成网格状分割面，本实施例中，多点位移计4中位移计的数量为三个，因此利用细绳将普通砂土层纵向分割成三块，接着将编号后的位移计依次埋置在普通砂土层中，重复上述操作，直至所有的多点位移计4安装完成。
3、如图1至图3所示，伺服千斤顶8驱动矩形顶管机6和预制模型矩形管节7在支撑装置的钢轨11上前进，当矩形顶管机6左半部从模型试验箱1的开口21进入并切削模型试验箱1内的土体时，牵引装置驱动移动板1-3与矩形顶管机6同步同速前移，可以保证矩形顶管机6正常工作而不被移动板1-3阻拦。
4、如图1至图3所示，在矩形顶管机6顶进过程中,每顶进一片预制模型矩形管节7记录一次多点位移计4的数据，并进行壁后注浆，注浆的目的是填充预制模型矩形管节7与土体之间的空隙与减少摩擦力。随着顶程逐渐增大，正上方土体与预制模型矩形管节7接触面积越来越大,在摩擦因数一定的情况下，正上方土体与预制模型矩形管节7的总摩阻力越来越大, 超出了周边土体的整体约束能力，导致正上方土体伴随预制管节整体位移的突发破坏，导致地表的隆起现象。在顶进过程中可观察土层与上述规律进行对比是否符合这个变形规律。
5、如图1至图3所示，在矩形顶管机6顶进结束后，利用多点位移计4监测水平方向的数据拟合土体的三维形态图，从而确定土体发生背土效应对土层的影响范围。
虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。
Claims (8)
1.一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，所述实验方法包括以下步骤：
将矩形顶管机、预制模型矩形管节以及顶进装置安装在支撑装置上；
在模型试验箱内填充土体并对所述模型试验箱内的土体进行水平和竖向分割，形成若干土体单元，在所述土体单元内安装有多点位移计，其中，所述模型试验箱顶部无盖且其前、后板上均分别开设有允许所述矩形顶管机左半部通过的开口，所述开口右侧设有移动板且所述移动板同牵引装置连接；
所述顶进装置驱动所述矩形顶管机和所述预制模型矩形管节在所述支撑装置上前进，当所述矩形顶管机左半部从所述模型试验箱的开口进入并切削所述模型试验箱内的土体时，所述牵引装置驱动所述移动板与所述矩形顶管机同步同速前移；
在所述矩形顶管机顶进过程中,每顶进一片所述预制模型矩形管节记录一次所述多点位移计的数据，并进行壁后注浆；
在所述矩形顶管机顶进结束后，利用所述多点位移计采集的数据拟合土体的三维形态图，确定土体发生背土效应的范围；
所述模型试验箱的框架由角钢和加固钢板组成；所述模型试验箱的右侧板包括第一安装板、第二安装板以及所述移动板，所述移动板顶、底部均设有凸起，所述第一安装板底部、所述第二安装板顶部分别开设有同所述移动板顶、底部上凸起相适配的凹槽，所述移动板上开设有若干孔洞；
所述牵引装置包括细钢绳、转轮以及电机，所述细钢绳两端分别同所述移动板的孔洞以及所述转轮连接，所述转轮由所述电机进行控制。
2.如权利要求1所述的一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，
所述顶进装置为伺服千斤顶且所述伺服千斤顶安装在混凝土后座墙上，所述伺服千斤顶由动力控制装置进行控制。
3.如权利要求2所述的一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，
所述支撑装置包括同所述混凝土后座墙连接的钢架以及安装在所述钢架上的钢轨，所述支撑装置的前部结构和后部结构宽度均满足所述矩形顶管机的通过要求，所述支撑装置的中部结构宽度满足所述矩形顶管机右半部的通过要求。
4.如权利要求3所述的一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，
所述钢轨上安装有滚动装置。
5.如权利要求3所述的一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，
所述支撑装置的前部结构和后部结构两侧均安装有挡板，所述支撑装置的中部结构右侧安装有所述挡板。
6.如权利要求3所述的一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，
所述钢架通过加固钢筋进行加固，所述钢架与所述混凝土后座墙间通过固定焊筋进行固定。
7.如权利要求1所述的一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，
以所述开口顶部为界限，所述开口顶部以下的土体不做分割，所述开口顶部以上的土体分别采用第一砂土层和第二砂土层进行水平以及竖向分割；
水平分割时，先铺撒具备第三色彩的砂土，形成第三砂土层，后在所述第三砂土层上铺撒具备第一色彩的砂土，形成所述第一砂土层，重复上述操作，直至所述具备第三色彩的砂土铺满所述模型试验箱；
利用夹板对土体进行竖向分割，所述夹板包括两连接钢筋以及安装在两所述连接钢筋中部围合形成的空间内的两钢板，所述连接钢筋由中部的水平段和两侧的弯折段组成，两所述钢板顶部均分别同两所述连接钢筋的水平段连接，两所述连接钢筋的弯折段间通过螺栓连接形成X形结构且两所述连接钢筋的弯折段外端部间通过弹簧连接，通过按压或松开所述弯折段可使所述弹簧压缩或回弹，以带动两所述钢板相对远离或靠近；
在水平分割完成后，沿所述矩形顶管机的顶进方向将所述夹板等间隔插入土体中，按压所述夹板的两侧，两所述钢板向外撑开形成空隙，将具备第二色彩的砂土倒入所述空隙内，形成所述第二砂土层，之后将所述夹板抽出，完成土体的竖向分割。
8.如权利要求7所述的一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法，其特征在于，
在所述模型试验箱中铺撒所述具备第三色彩的砂土时，每铺撒一层所述具备第三色彩的砂土，用细绳提前标记所述具备第二色彩的砂土的位置，同时根据所述多点位移计中位移计的数量，利用细绳对所述第三砂土层进行纵向均匀分割，形成网格状分割面，将编号后的所述位移计依次埋置在所述第三砂土层中，重复上述操作，直至所有的所述多点位移计安装完成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111459242.3A CN114136970B (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111459242.3A CN114136970B (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114136970A CN114136970A (zh) | 2022-03-04 |
| CN114136970B true CN114136970B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=80387121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111459242.3A Active CN114136970B (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114136970B (zh) |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0829297A (ja) * | 1994-07-12 | 1996-02-02 | Nishimatsu Constr Co Ltd | シールド掘進模型試験方法及びその装置 |
| JP2002365170A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | トンネル掘削機模型試験方法及び装置 |
| CN102914632A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-02-06 | 武汉理工大学 | 一种多功能土工模型试验箱 |
| CN205538273U (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-31 | 湖南科技大学 | 一种用于模拟深部巷道开挖的室内试验装置 |
| CN106950070A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-07-14 | 河海大学 | 用于矩形顶管顶进施工全过程模拟的试验装置 |
| CN107024574A (zh) * | 2017-05-01 | 2017-08-08 | 刘华 | 一种土拱效应模拟试验装置及试验方法 |
| CN107505196A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-22 | 河海大学 | 一种可灵活操作的三维土拱效应研究试验装置及操作方法 |
| CN207197938U (zh) * | 2017-09-13 | 2018-04-06 | 北京林业大学 | 盾构掘进面稳定性分析的位移加载三维试验装置 |
| CN108489745A (zh) * | 2018-03-11 | 2018-09-04 | 北京工业大学 | 一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统 |
| CN208818714U (zh) * | 2018-08-15 | 2019-05-03 | 浙江大学城市学院 | 一种室内缩尺寸类矩形盾构模型试验装置 |
| CN109975117A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-07-05 | 湖南城市学院 | 顶管实验箱及实验方法 |
| CN110044715A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-07-23 | 东北大学 | 一种可视化土体破坏模式捕捉装置 |
| CN209841546U (zh) * | 2019-03-22 | 2019-12-24 | 湖南城市学院 | 顶管实验箱 |
| CN110748353A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-04 | 中国矿业大学(北京) | 盾构开挖与土体沉降监测模拟试验平台及模拟试验方法 |
| CN110763183A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-07 | 浙江大学城市学院 | 一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置及试验方法 |
| CN210919057U (zh) * | 2019-12-03 | 2020-07-03 | 中国矿业大学(北京) | 盾构开挖与土体沉降监测模拟试验平台 |
| AU2018423508A1 (en) * | 2018-05-16 | 2021-01-07 | Webuild S.p.A. | Method and apparatus for the bottom-up construction of vertical risers from underground passes through the soil, using a pipe jacking equipment |
-
2021
- 2021-12-02 CN CN202111459242.3A patent/CN114136970B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0829297A (ja) * | 1994-07-12 | 1996-02-02 | Nishimatsu Constr Co Ltd | シールド掘進模型試験方法及びその装置 |
| JP2002365170A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | トンネル掘削機模型試験方法及び装置 |
| CN102914632A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-02-06 | 武汉理工大学 | 一种多功能土工模型试验箱 |
| CN205538273U (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-31 | 湖南科技大学 | 一种用于模拟深部巷道开挖的室内试验装置 |
| CN106950070A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-07-14 | 河海大学 | 用于矩形顶管顶进施工全过程模拟的试验装置 |
| CN107024574A (zh) * | 2017-05-01 | 2017-08-08 | 刘华 | 一种土拱效应模拟试验装置及试验方法 |
| CN107505196A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-22 | 河海大学 | 一种可灵活操作的三维土拱效应研究试验装置及操作方法 |
| CN207197938U (zh) * | 2017-09-13 | 2018-04-06 | 北京林业大学 | 盾构掘进面稳定性分析的位移加载三维试验装置 |
| CN108489745A (zh) * | 2018-03-11 | 2018-09-04 | 北京工业大学 | 一种变截面土压平衡式盾构模拟试验系统 |
| AU2018423508A1 (en) * | 2018-05-16 | 2021-01-07 | Webuild S.p.A. | Method and apparatus for the bottom-up construction of vertical risers from underground passes through the soil, using a pipe jacking equipment |
| CN208818714U (zh) * | 2018-08-15 | 2019-05-03 | 浙江大学城市学院 | 一种室内缩尺寸类矩形盾构模型试验装置 |
| CN109975117A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-07-05 | 湖南城市学院 | 顶管实验箱及实验方法 |
| CN209841546U (zh) * | 2019-03-22 | 2019-12-24 | 湖南城市学院 | 顶管实验箱 |
| CN110044715A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-07-23 | 东北大学 | 一种可视化土体破坏模式捕捉装置 |
| CN110763183A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-02-07 | 浙江大学城市学院 | 一种模拟既有隧道内集中堆载的模型试验装置及试验方法 |
| CN110748353A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-04 | 中国矿业大学(北京) | 盾构开挖与土体沉降监测模拟试验平台及模拟试验方法 |
| CN210919057U (zh) * | 2019-12-03 | 2020-07-03 | 中国矿业大学(北京) | 盾构开挖与土体沉降监测模拟试验平台 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Effect of Voids Behind Lining on the Failure Behavior of Symmetrical Double-Arch Tunnels;Xu Zhang等;《Symmetry》;第1-16页 * |
| 大断面矩形小净距顶管隧道群施工地层变形规律研究;杨朝帅等;《水利与建筑工程学报》;第19卷(第5期);第114-117页 * |
| 浅埋矩形顶管的"整体背土效应"研究;高毅;冯超元;程鹏;;岩土工程学报(第10期);第184-190页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114136970A (zh) | 2022-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108226447B (zh) | 煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置及试验方法 | |
| CN109855974B (zh) | 基于相似模拟试验系统的覆岩应力与变形特性试验方法 | |
| CN103452144B (zh) | 岩土工程大型立体综合模拟试验台 | |
| CN104297052B (zh) | 隧道开挖三维模型实验加载装置 | |
| CN109855975B (zh) | 基于相似模拟试验系统的覆岩关键层破断规律试验方法 | |
| CN104297051B (zh) | 隧道模型实验加载装置 | |
| CN109975117B (zh) | 顶管实验箱及实验方法 | |
| CN108361040B (zh) | 顶管作业中防管道退进装置及其制作方法和使用方法 | |
| CN111044375B (zh) | 一种可对管片进行大型足尺试验的反力井加载装置及方法 | |
| CN110967252A (zh) | 模拟盾构隧道施工对既有隧道影响的装置及其使用方法 | |
| CN216484995U (zh) | 一种模拟隧道穿越活断层的抗错动性能试验装置 | |
| CN204128888U (zh) | 一种隧道模型实验加载装置 | |
| CN104314006A (zh) | 面向大吨位顶推工程的高性能滑移装置 | |
| CN114136970B (zh) | 一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验方法 | |
| CN103971585B (zh) | 沿空留巷锚固矸石墙承载性能的模拟测试装置及测试方法 | |
| CN204128887U (zh) | 一种隧道开挖三维模型实验加载装置 | |
| CN209841546U (zh) | 顶管实验箱 | |
| CN216847688U (zh) | 一种研究矩形顶管隧道掘进引起背土效应的实验装置 | |
| CN103035163B (zh) | 盾构试验机支撑及反力推进装置 | |
| CN213456465U (zh) | 一种岩体内部裂隙可视化的三维相似模型装置 | |
| CN211292345U (zh) | 模拟盾构隧道施工对既有隧道影响的装置 | |
| CN207633149U (zh) | 一种过街通道建设的辅助系统 | |
| CN112227427A (zh) | 明挖公路隧道邻接基坑协同施工的围岩变形破坏模拟装置 | |
| CN112213202A (zh) | 一种岩体内部裂隙可视化的三维相似模型装置 | |
| JP3339616B2 (ja) | 配管接続ユニット、配管接続ユニットの組み立て治具及び配管接続装置 |
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 |