CN116990143B - 一种盾构管片力学模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种盾构管片力学模拟试验装置，包括两侧活动配合设置的密封加压罩体，其特征在于：两侧的所述密封加压罩体配合形成管状空间，所述密封加压罩体两端均凸出形成密封挡缘，所述进液孔和出液孔分别通过外接管道与双向泵连通，通过所述进液孔和出液孔向水压模拟空间内注水或排水，经纬方向的所述导线通过隔离透水片分隔，当盾构管内发生渗水时，本发明真实还原了盾构管在地下遭受的水压状况，通过在盾构管外侧形成水压模拟空间，其受力分布在盾构管的各个位置都能均匀，解决了现有技术中水压应力分布不均的状况，此外，该装置不仅能够进行水压模拟试验，还能通过环形设置的密封加压缸进行压缩强度测试，功能多样。
Description
技术领域
本发明涉及盾构管片力学试验装置技术领域，具体为一种盾构管片力学模拟试验装置。
背景技术
现有技术中公开号为“CN208334080U”的一种盾构隧道原型管片结构试验的组合式水压加载设备，包括在盾构隧道原型管片结构外周面上纵向设置的环箍梁；环箍梁的一侧有千斤顶，环箍梁的另一侧固定钢绞线的锚固端；钢绞线的另一端穿过环箍梁上的锚固孔，在盾构隧道结构原型管片上环绕一周后，再穿过环箍梁上的千斤顶孔与千斤顶的顶杆相连；其隧道原型管片结构外周面上的环箍梁有四根，相邻的环箍梁的弧度间隔为90°；且环箍梁与隧道原型管片结构相对的内表面的纵向两端设有厚度大于钢绞线直径的垫块，环箍梁通过垫块贴合在隧道原型管片结构的外周面上，试验时，采用该加载设备加载的水压分布与隧道实际承受的水压分布更符，其试验结果误差小，可靠性高；且试验更简便、试验成本低。
但是上述该盾构隧道原型管片结构试验的组合式水压加载设备在使用过程中仍然存在较为明显的缺陷：上述装置采用钢绞线环箍方式模拟盾构管外部的水压分布，但钢绞线在紧固过程中，盾构管受力位置仍然在环箍部位，受力位置呈线性分布，相较于盾构管的管体受力仍然较为集中，且上述装置仅仅能够进行水压力的模拟试验，功能较为单一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构管片力学模拟试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种盾构管片力学模拟试验装置，包括两侧活动配合设置的密封加压罩体，两侧的所述密封加压罩体配合形成管状空间，所述管状空间内贯穿式插设有盾构管，所述密封加压罩体两端均凸出形成密封挡缘，所述密封挡缘内开设有密封加压槽，所述密封加压槽外侧的密封加压罩体上环形阵列式安装有密封加压缸，若干所述密封加压缸的伸缩端延伸至密封加压槽内与密封加压块固定连接，所述密封加压槽与盾构管抵靠一侧还设置有密封胶圈，若干所述密封加压缸推动密封加压块使得密封胶圈紧密抵靠在盾构管外侧；
在两侧的所述密封加压罩体与盾构管密切配合过程中，所述密封加压罩体与盾构管外侧围合形成水压模拟空间，所述水压模拟空间所在的密封加压罩体侧壁还开设有内外贯穿的加压孔，所述加压孔与加压缸连通，所述密封加压罩体上还开设有与水压模拟空间连通的进液孔和出液孔，所述进液孔和出液孔分别通过外接管道与双向泵连通，通过所述进液孔和出液孔向水压模拟空间内注水或排水，所述加压缸用以调节水压模拟空间内的水压力大小，所述密封加压罩体外侧安装有用以对水压模拟空间内部压力进行指示的压力读数表；
所述盾构管由若干独立设置的盾构管片拼接而成，所述盾构管内还贴附设置有渗水检测贴片，所述渗水检测贴片由经纬方向的导线组成，经纬方向的所述导线通过隔离透水片分隔，当盾构管内发生渗水时，水体透过隔离透水片将两侧的导线导通，通过检测经纬方向的导通位置即可判定渗水点的位置。
优选的，两侧的所述密封加压罩体相抵靠边缘开设有密封槽，所述密封槽内设置有密封垫片。
优选的，两侧的所述密封加压罩体分别固定安装在两侧液压密封缸的伸缩臂上，所述液压密封缸推动两侧的密封加压罩体同步进行相向或相离运动，所述液压密封缸远离密封加压罩体一端均固定安装在安装架上。
优选的，所述加压缸包括与密封加压罩体固定连接的缸体，所述缸体内活动插设有加压活塞杆，所述加压活塞杆远离密封加压罩体一端与液压伸缩缸固定连接，所述液压伸缩缸固定安装在安装架上。
优选的，所述水压模拟空间内还安装有水压传感器，所述水压传感器、加压缸、密封加压缸和渗水检测贴片均通过连接线与主控MCU连接，所述主控MCU用以控制加压缸和密封加压缸的负载压力，并记录渗水检测贴片的渗水状况以及渗水发生时水压模拟空间内的压力传感器数值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明真实还原了盾构管在地下遭受的水压状况，通过在盾构管外侧形成水压模拟空间，其受力分布在盾构管的各个位置都能均匀，解决了现有技术中水压应力分布不均的状况，此外，该装置不仅能够进行水压模拟试验，还能通过环形设置的密封加压缸进行压缩强度测试，功能多样。
附图说明
图1为本发明的液压密封缸及缸体安装结构示意图；
图2为本发明的密封挡缘截面结构示意图；
图3为本发明的渗水检测贴片及压力传感器连接示意图；
图4为本发明的密封加压罩体立体结构示意图；
图5为本发明的渗水检测贴片结构示意图。
图中：1密封加压罩体、2盾构管、3密封挡缘、4密封加压槽、5密封加压缸、6密封加压块、7密封胶圈、8水压模拟空间、9加压孔、10加压缸、11进液孔、12出液孔、13盾构管片、14渗水检测贴片、15导线、16隔离透水片、17密封槽、18密封垫片、19液压密封缸、20安装架、21缸体、22加压活塞杆、23液压伸缩缸、24主控MCU。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
实施例一
一种盾构管片力学模拟试验装置，包括两侧活动配合设置的密封加压罩体1，两侧的密封加压罩体1配合形成管状空间，管状空间内贯穿式插设有盾构管2，密封加压罩体1两端均凸出形成密封挡缘3，密封挡缘3内开设有密封加压槽4，密封加压槽4外侧的密封加压罩体1上环形阵列式安装有密封加压缸5，若干密封加压缸5的伸缩端延伸至密封加压槽4内与密封加压块6固定连接，密封加压槽4与盾构管2抵靠一侧还设置有密封胶圈7，若干密封加压缸5推动密封加压块6使得密封胶圈7紧密抵靠在盾构管2外侧；
在两侧的密封加压罩体1与盾构管2密切配合过程中，密封加压罩体1与盾构管2外侧围合形成水压模拟空间8，水压模拟空间8所在的密封加压罩体1侧壁还开设有内外贯穿的加压孔9，加压孔9与加压缸10连通，密封加压罩体1上还开设有与水压模拟空间8连通的进液孔11和出液孔12，进液孔11和出液孔12分别通过外接管道与双向泵连通，通过进液孔11和出液孔12向水压模拟空间8内注水或排水，加压缸10用以调节水压模拟空间8内的水压力大小，密封加压罩体1外侧安装有用以对水压模拟空间8内部压力进行指示的压力读数表；
盾构管2由若干独立设置的盾构管片13拼接而成，盾构管2内还贴附设置有渗水检测贴片14，渗水检测贴片14由经纬方向的导线15组成，经纬方向的导线15通过隔离透水片16分隔，当盾构管2内发生渗水时，水体透过隔离透水片16将两侧的导线15导通，通过检测经纬方向的导通位置即可判定渗水点的位置。
在该实施例中，两侧的所述密封加压罩体1通过紧密配合从而将盾构管2进行夹持，参照说明书附图3，通过设置密封加压罩体1的长度以及密封挡缘3的形状，使其密封挡缘3形成的内侧轮廓与盾构管2的外轮廓形态一致，从而为二者的密切抵靠提供前提，在盾构管2与密封加压罩体1的配合过程中，要求盾构管2提前进行组装至少三节长度，并通过吊装或提升装置将三节盾构管2进行举升，在密封加压罩体1的封闭过程中，要求中间的一节盾构管2完全位于水压模拟空间8内，参照说明书附图3，由于盾构管2由若干独立设置的盾构管片13拼接而成，因此在拼装过程中存在拼装缝隙，在对水压模拟空间8进行注水并加压过程中，若该拼装缝隙密封效果不佳，则可能造成水压模拟空间8内水体通过缝隙流出的现象，通过在加压过程中从盾构管2内观察渗水状况，即可进行盾构管片13密封状态的检测，同时，通过向水压模拟空间8内加压也能对盾构管2进行水压力观察，由于泵注的为水体，因此内部形成透明空间，通过在密封加压罩体1内加装视觉摄像头，能够便于在加压过程中观察盾构管2的内部状况，同时，由于密封加压罩体1的密封挡缘3与盾构管2之间存在缝隙，为了保证水压模拟空间8良好的密封性，需要对密封挡缘3边缘进行密封处理，因此通过在该位置安装环形阵列设置的密封加压缸5，通过密封加压缸5推动密封加压块6促使密封胶圈7紧密抵靠在盾构管2外侧，从而保证水压模拟空间8内部的密封性，同时，两侧的密封加压罩体1相抵靠边缘开设有密封槽17，密封槽17内设置有密封垫片18，密封加压罩体1在抵靠过程中密封垫片18相互挤压，从而保证该部位的密封性，此外，设置于该位置的密封加压缸5还能通过调节压力从而对盾构管2外部进行压力强度测试，通过密封加压缸5提供的压力模拟盾构管2在地下受到的土壤结构压力，该种负载方式为现有技术中常见的力学模拟试验方式，不同于现有技术的是，本实施例中的密封加压缸5一方面作为保证水压模拟空间8内的密封装置，另一方面作为土壤结构负载模拟装置，其功能多样，综上所述，该装置能够同时进行盾构管2外部水压力、盾构管片13密封性和土壤负载压力的检测，功能多样，进一步的，为了及时发现渗水点，本实施例还设置有渗水检测贴片14，通过将渗水检测贴片14贴附于盾构管2内壁，当盾构管2发生渗水时，能够快速对渗水位置进行定位，并能够知晓渗水时水压模拟空间8内的水体压力大小。
实施例二
两侧的密封加压罩体1分别固定安装在两侧液压密封缸19的伸缩臂上，液压密封缸19推动两侧的密封加压罩体1同步进行相向或相离运动，液压密封缸19远离密封加压罩体1一端均固定安装在安装架20上，加压缸10包括与密封加压罩体1固定连接的缸体21，缸体21内活动插设有加压活塞杆22，加压活塞杆22远离密封加压罩体1一端与液压伸缩缸23固定连接，液压伸缩缸23固定安装在安装架20上。
在该实施例中，两侧的密封加压罩体1在液压密封缸19的伸缩过程中同步进行相向或相离运动，进而完成对盾构管2的力学模拟试验，液压密封缸19通过安装架20进行固定安装，加压缸10的液压伸缩缸23也固定安装在该安装架20上，当需要向水压模拟空间8内进行加压时，通过液压伸缩缸23推动加压活塞杆22向靠近密封加压罩体1一侧移动，加压活塞杆22在运动过程中促使水体压缩从而提供压力，最终液压伸缩缸23产生的压力通过水体传递至盾构管2表面。
实施例三
水压模拟空间8内还安装有水压传感器，水压传感器、加压缸10、密封加压缸5和渗水检测贴片14均通过连接线与主控MCU24连接，主控MCU24用以控制加压缸10和密封加压缸5的负载压力，并记录渗水检测贴片14的渗水状况以及渗水发生时水压模拟空间8内的压力传感器数值。
在该实施例中，主控MCU24作为各种电器件的控制装置，通过主控MCU24用以控制加压缸10和密封加压缸5的负载压力，并通过安装在水压模拟空间8内的水压传感器检测内部的水压变化，此外，主控MCU24还与渗水检测贴片14连接，其中渗水检测贴片14采用经纬方向设置的导线15以及将其二者进行电性隔离的隔离透水片16组成，在干燥状态下，隔离透水片16用于放置经纬方向的导线15电性连接，而当盾构管2内发生渗水时，水体吸附在隔离透水片16上从而导通两侧的导线15，进而实现对渗水位置的快速定位，该定位原理在生活中较为常见，在此不再进行赘述，配合水压传感器的设置，能够知晓发生渗水时的水压大小，进而提高装置的自动化程度，减少了检测过程中人工的参与。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种盾构管片力学模拟试验装置，包括两侧活动配合设置的密封加压罩体，其特征在于：两侧的所述密封加压罩体配合形成管状空间，所述管状空间内贯穿式插设有盾构管，所述密封加压罩体两端均凸出形成密封挡缘，所述密封挡缘内开设有密封加压槽，所述密封加压槽外侧的密封加压罩体上环形阵列式安装有密封加压缸，若干所述密封加压缸的伸缩端延伸至密封加压槽内与密封加压块固定连接，所述密封加压槽与盾构管抵靠一侧还设置有密封胶圈，若干所述密封加压缸推动密封加压块使得密封胶圈紧密抵靠在盾构管外侧；
在两侧的所述密封加压罩体与盾构管密切配合过程中，所述密封加压罩体与盾构管外侧围合形成水压模拟空间，所述水压模拟空间所在的密封加压罩体侧壁还开设有内外贯穿的加压孔，所述加压孔与加压缸连通，所述密封加压罩体上还开设有与水压模拟空间连通的进液孔和出液孔，所述进液孔和出液孔分别通过外接管道与双向泵连通，通过所述进液孔和出液孔向水压模拟空间内注水或排水，所述加压缸用以调节水压模拟空间内的水压力大小，所述密封加压罩体外侧安装有用以对水压模拟空间内部压力进行指示的压力读数表；
所述盾构管由若干独立设置的盾构管片拼接而成，所述盾构管内还贴附设置有渗水检测贴片，所述渗水检测贴片由经纬方向的导线组成，经纬方向的所述导线通过隔离透水片分隔，当盾构管内发生渗水时，水体透过隔离透水片将两侧的导线导通，通过检测经纬方向的导通位置即可判定渗水点的位置。
2.根据权利要求1所述的一种盾构管片力学模拟试验装置，其特征在于：两侧的所述密封加压罩体相抵靠边缘开设有密封槽，所述密封槽内设置有密封垫片。
3.根据权利要求1或2所述的一种盾构管片力学模拟试验装置，其特征在于：两侧的所述密封加压罩体分别固定安装在两侧液压密封缸的伸缩臂上，所述液压密封缸推动两侧的密封加压罩体同步进行相向或相离运动，所述液压密封缸远离密封加压罩体一端均固定安装在安装架上。
4.根据权利要求3所述的一种盾构管片力学模拟试验装置，其特征在于：所述加压缸包括与密封加压罩体固定连接的缸体，所述缸体内活动插设有加压活塞杆，所述加压活塞杆远离密封加压罩体一端与液压伸缩缸固定连接，所述液压伸缩缸固定安装在安装架上。
5.根据权利要求4所述的一种盾构管片力学模拟试验装置，其特征在于：所述水压模拟空间内还安装有水压传感器，所述水压传感器、加压缸、密封加压缸和渗水检测贴片均通过连接线与主控MCU连接，所述主控MCU用以控制加压缸和密封加压缸的负载压力，并记录渗水检测贴片的渗水状况以及渗水发生时水压模拟空间内的压力传感器数值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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