CN205374417U - 一种分片结构式隧道开挖试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分片结构式隧道开挖试验装置，包括试验箱，试验箱的顶部悬设百分表架，试验箱的底部埋设预埋体，试验箱内填充土体模拟材料；所述的预埋体包括第一隧道开挖试验体、中隔墙试验体和第二隧道开挖试验体，第一隧道开挖试验体和第二隧道开挖试验体的结构相同；第一隧道开挖实验体由外到内依次包括初期支护模拟层、二次衬砌模拟层和山体模拟件，山体模拟件包括多个并列可拆卸连接设置的片状体。通过本实用新型的装置可以采集地表变形数据的同时采集中隔墙以及初期支护和二次衬砌的受力数据，且通过片状分层的山体模拟件的设置，使模拟山体开挖的过程变为将模拟件一片一片的分层取出，不仅拆卸方便，且拆卸后留下的轮廓更加圆滑。

Description

一种分片结构式隧道开挖试验装置

技术领域

本实用新型属于隧道工程技术领域，具体涉及一种分片结构式隧道开挖试验装置。

背景技术

目前利用土工相似理论开展隧道物理模型试验是研究和分析隧道施工问题的一种重要手段。

隧道施工模型试验主要通过两种方法来进行：其一是在试验箱中填土完成后对所填土体进行开挖和支护；另一种是将隧道支护的衬砌预先埋置在土体中，并将隧道将要开挖的部分制作为木质或其他材质的模具，在模具上安装把手，模拟开挖的过程中将木质或其他材质的模具拔出。方法一操作方便，但是模拟开挖的过程比较困难，当土体相对松软的时候开挖隧道本身比较容易，但是在开挖之后和支护之前容易发生开挖周边的土体也发生坍塌，造成试验失败，当土体相对坚硬时开挖又非常不易，费事费力，并且开挖后的隧道轮廓参差不齐，安装衬砌是非常困难，或者衬砌安装后与土体接触不紧密，不易采集到衬砌受力的数据。因此方法二较为常用，但是方法二也存在一定的缺点，以预埋木质模具模拟开挖部分而言，首先木质模具的加工不够机械化，加工而成的模具精度不够；其次，整体埋置的木质模具在填土压实后虽然一般会设有把手等便于取出的装置，但是想要顺利抽出非常困难，由于预埋件不能抽出而造成试验失败的案例比比皆是。并且方法二一般将预埋件一次性取出，未能实现隧道开挖循序渐进的过程模拟。

目前此类隧道模型试验主要存在的缺点有：模拟隧道开挖的试验中由于数据采集的困难往往忽略初期支护的模拟，与真实的施工方法出入较大；操作窗口不可拆卸，使试验箱的重复利用价值大打折扣；试验箱直接放置在实验室地板上，平整度不足，使试验结果产生误差；石膏衬砌的成型一般采用钢模具或木模具，制作成本高并且不能完成连拱隧道等异形衬砌的浇筑，并且极难实现衬砌厚度小于1cm的模型的制作。因此，一种开挖难度小、可重复利用、实验结果准确、可成型任意形状衬砌、数据采集全面的隧道开挖模拟系统非常必要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种分片结构式隧道开挖试验装置，该装置不仅能模拟渐进的开挖过程，同时本装置的模具能进行精细的加工实现各种隧道的模拟。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一种分片结构式隧道开挖试验装置，包括试验箱，试验箱的顶部悬设百分表架，试验箱的底部埋设预埋体，试验箱内填充土体模拟材料；所述的预埋体包括第一隧道开挖试验体、中隔墙试验体和第二隧道开挖试验体，第一隧道开挖试验体和第二隧道开挖试验体的结构相同；第一隧道开挖实验体由外到内依次包括初期支护模拟层、二次衬砌模拟层和山体模拟件，山体模拟件包括多个并列可拆卸连接设置的片状体。

第二种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种的基础上，所述的片状体的厚度为1cm。

第三种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，所述的山体模拟件通过贯穿设置的通丝螺杆实现可拆卸连接。

第四种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，所述的初期支护模拟层、二次衬砌模拟层和中隔墙试验体采用石膏浇筑成型制作而成；山体模拟件中的片状体为发泡PVC板。

第五种分片结构式隧道开挖试验装置在第四种的基础上，所述的初期支护模拟层、二次衬砌模拟层和中隔墙试验体的浇筑模具为浇筑模板构件，浇筑模板构件由上到下依次包括可拆卸连接的顶端固定板、多个模板层和底端固定板；对多个模板层进行刻蚀形成待浇筑件的形状即可。

第六种分片结构式隧道开挖试验装置在第五种的基础上，所述的顶端固定板上设置注浆槽，多个模板层上刻蚀初期支护模拟层、二次衬砌模拟层或中隔墙试验体形状的注浆间隙，通过注浆槽将石膏浇筑在多个模板层组成的注浆间隙中，成型后将顶端固定板、多个模板层和底端固定板依次分片拆除即得初期支护模拟层、二次衬砌模拟层或中隔墙试验体。

第七种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，所述的百分表架包括固定在试验箱顶部的横撑杆、悬设在撑杆下的高度调节构件及与高度调节构件固定连接的磁性表座吸附杆。

第八种分片结构式隧道开挖试验装置在第七种的基础上，所述的高度调节构件包括U型连接头、销钉、调节螺杆和调节螺母，U型连接头的开口端通过销钉套设悬挂在横撑杆上，调节螺杆穿过U型连接头的弧形端与U型连接头固定连接，调节螺母控制磁性表座吸附杆在调节螺杆上的高度实现对百分表架悬挂高度的调节。

第九种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，所述的试验箱为方形的上部开口的箱体，实验箱的底部为整平底板，试验箱的宽度面为整块的侧边挡板，试验箱的长度面为通过框架分隔成区的挡板，且在长度面的下方设置可拆卸操作窗。

第十种分片结构式隧道开挖试验装置在第九种的基础上，在所述试验箱的长度面上设置竖向刻度和水平刻度；所述的侧边挡板和框架通过钢材制作，挡板通过有机玻璃材料制作。

本实用新型的优点为：

本实用新型的第一种分片结构式隧道开挖试验装置包括试验箱，试验箱的顶部悬设百分表架，试验箱的底部埋设预埋体，试验箱内填充土体模拟材料；山体模拟件包括多个并列可拆卸连接设置的片状体，通过本实用新型的装置可以采集地表变形数据的同时采集中隔墙以及初期支护和二次衬砌的受力数据，数据收集全面，且通过片状分层的山体模拟件的设置，使模拟山体开挖的过程变为将模拟件一片一片的分层取出，不仅拆卸方便，且拆卸后留下的轮廓更加圆滑，完全与制作时的圆滑度契合，更加准确的模拟隧道山体开挖的过程，通过控制一次性取出的预开挖部分的片数模拟隧道进尺，使测试的数据更加的准确可靠，更好的指导实际工作过程。

第二种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种的基础上，所述的片状体的厚度为1cm，便于开挖同时利于模拟不同工况的开挖过程。

第三种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，所述的山体模拟件通过贯穿设置的通丝螺杆实现可拆卸连接，通丝螺杆的结构不仅安装方便，拆卸方便，且利用通丝螺杆的同轴原理，可方便的将多个片状体同轴进行组装，保证整体结构的一致性，避免了安装时的位置调控的繁琐过程。

第四种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，所述的初期支护模拟层、二次衬砌模拟层和中隔墙采用石膏浇筑成型制作而成；山体模拟件中的片状体为发泡PVC板，隧道预开挖部分用分片的发泡PVC板构成，实现了模型隧道的成功开挖，不仅制作材料廉价易得，且形状易于控制，提高试验精度。

第五种分片结构式隧道开挖试验装置在第四种的基础上，所述的初期支护模拟层、二次衬砌模拟层和中隔墙试验体的浇筑模具为浇筑模板构件，浇筑模板构件由上到下依次包括可拆卸连接的顶端固定板、多个模板层和底端固定板；对多个模板层进行刻蚀形成待浇筑件的形状即可，制备形状灵活多变，可以满足不同的形状构件的浇筑成型。

第六种分片结构式隧道开挖试验装置在第五种的基础上，所述的顶端固定板上设置注浆槽，多个模板层上刻蚀初期支护模拟层、二次衬砌模拟层或中隔墙试验体形状的注浆间隙，通过注浆槽将石膏浇筑在多个模板层组成的注浆间隙中，成型后将顶端固定板、多个模板层和底端固定板依次分片拆除即得初期支护模拟层、二次衬砌模拟层或中隔墙试验体，分片式结构的模具在拆除时，能保证浇筑试件的完整性，且操作过程简单经济，适于大规模推广。

第七种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，所述的百分表架包括固定在试验箱顶部的横撑杆、悬设在撑杆下的高度调节构件及与高度调节构件固定连接的磁性表座吸附杆，通过高度调节构件的设置可适用不同高度填土的地表沉降测量，且磁性表座吸附杆的结构使用方便，不会产生其他的结构对百分表的测量过程产生影响。

第八种分片结构式隧道开挖试验装置在第七种的基础上，所述的高度调节构件包括U型连接头、销钉、调节螺杆和调节螺母，U型连接头的开口端通过销钉套设悬挂在横撑杆上，调节螺杆穿过U型连接头的弧形端与U型连接头固定连接，调节螺母控制磁性表座吸附杆在调节螺杆上的高度实现对百分表架悬挂高度的调节，本高度调节构件的结构，不仅与试验箱顶部的横撑杆的组装过程方便，且通过调节螺杆与调节螺母的配合，即实现了磁性表座吸附杆高度的变化，从而实现了百分表高度的调节。

第九种分片结构式隧道开挖试验装置在第一种或第二种的基础上，实验箱的底部为整平底板，保证试验箱的水平度满足试验要求，试验箱的宽度面为整块的侧边挡板，试验箱的长度面为通过框架分隔成区的挡板，分区的挡板结构减小了大面积的整面结构的易损风险，且在长度面的下方设置可拆卸操作窗，操作窗口的有机玻璃板可根据模型大小需要制作更换，方便不用尺寸的预埋体的放入。

第十种分片结构式隧道开挖试验装置在第九种的基础上，在试验箱的长度面上设置竖向刻度和水平刻度，在实验过程中可对水平和竖直的土体材料进行观察；侧边挡板和框架通过钢材制作，挡板通过有机玻璃材料制作，挡板采用有机材料可进行箱内变化的观察，钢材框架和侧边挡板增加装置的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的分片结构式隧道开挖试验装置的整体结构示意图；

图2为图1中的预埋体的结构放大图；

图3为图2中山体模拟件的结构放大图；

图4为图1中试验箱箱体构造示意图；

图5为图4中可拆卸操作窗的一种可选的切割形式结构示意图；

图6为图1中百分表架的结构示意图；

图7为图6中悬挂高度调节构件的结构放大图；

图8为本实用新型的制作预埋体中二次衬砌模拟层和初期支护模拟层的浇筑模板构件结构示意图；

图9为图8中的模具板的结构示意图；

图10为本实用新型的制作预埋体中中隔墙的浇筑模板的顶层固定板的结构示意图；

图11为图10的固定板下的模具板的结构示意图；

图12为本实用新型中使用的通丝螺杆的结构示意图；

图13为扁嘴漏斗结构示意图；

图14为实施例1中地表沉降结果统计图；

图15为实施例1中的压力盒布置位置图，图中的英文字母对应的位置表示压力盒的布置位点；

图16为实施例1中不同测点压力的结果图；

图17为实施例1中的应变片布置位置图，图中的英文字母对应的位置表示应变片的布置位置；

图18为实施例1中不同测点应变的结果图；

图中各标号表示为：1-试验箱、101-框架、102-挡板、103-可拆卸操作窗、1031-窗框、1032-挡块、1033-挡块螺栓、1034-挡块螺母、1035-预埋体放置口、104-侧边挡板、105-整平底板、106-竖向刻度、107-水平刻度；

2-百分表架、201-高度调节构件、2011-U型连接头、2012-销钉、2013-调节螺杆、2014-调节螺母、202-磁性表座吸附杆、203-横撑杆；

3-预埋体、301-中隔墙试验体、302-初期支护模拟层、303-二次衬砌模模拟层、304-固定螺杆、305-固定螺母、306-山体模拟件、3061-片状体、3062-数据线走线刻槽；

4-土体模拟材料、5-浇筑模板构件、501-模板层、5011-注浆间隙、5012-螺杆孔、5013-振捣装置孔、502-顶端固定板、5021-注浆槽、503-底端固定板、504-可拆卸固定件、5041-第一固定螺母、5042-通丝螺杆、5043-第二固定螺母、5044-调平螺母；6-注浆漏斗、601-漏斗嘴；

以下结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明。

具体实施方式

结合图1-7，本实用新型的分片结构式隧道开挖试验装置包括试验箱1，试验箱1的顶部悬设百分表架2，试验箱1的底部埋设预埋体3，试验箱1内填充土体模拟材料4；所述的预埋体3包括第一隧道开挖试验体、中隔墙试验体301和第二隧道开挖试验体，第一隧道开挖试验体和第二隧道开挖试验体的结构相同；第一隧道开挖实验体由外到内依次包括初期支护模拟层302、二次衬砌模拟层303和山体模拟件306，山体模拟件306包括多个并列可拆卸连接设置的片状体3061，通过本实用新型的装置可以采集地表变形数据的同时采集中隔墙以及初期支护和二次衬砌的受力数据，数据收集全面，且通过片状分层的山体模拟件306的设置，使模拟山体开挖的过程变为将模拟件一片一片的分层取出，不仅拆卸方便，且拆卸后留下的轮廓更加圆滑，完全与制作时的圆滑度契合，更加准确的模拟隧道山体开挖的过程，通过控制一次性取出的预开挖部分的片数模拟隧道进尺，使测试的数据更加的准确可靠，更好的指导实际工作过程。

片状体3061的厚度为1cm,50层共厚0.5m，山体模拟件306通过贯穿设置的通丝螺杆实现可拆卸连接，具体为固定螺杆304和固定螺母305实现对分片的片状体3061进行可拆卸固定，固定螺杆304为通丝螺杆，不仅满足了不同厚度的山体模拟件306的要求，同时螺杆的同轴性能将多个片状体3061强制限定在同一轴线上，安装使用更加方便，也可以根据不同的实验要求设置两个或多个的通丝螺杆，以满足试验过程的固定要求；另外，为了方便放置数据线等测定线，在山体模拟件306的顶端设置数据线走线刻槽3062；初期支护模拟层302、二次衬砌模拟层303和中隔墙试验体301采用石膏浇筑成型制作而成；山体模拟件306中的片状体3061为发泡PVC板，使用时按照试验要求进行浇筑制作不同尺寸的初期支护模拟层302、二次衬砌模拟层303和中隔墙试验体301，再将发泡PVC板切割成要求形状和尺寸的片状体，组装后即得本实用新型的预埋体3。

百分表架2包括固定在试验箱1顶部的横撑杆203、悬设在横撑杆203下的高度调节构件201及与高度调节构件201固定连接的磁性表座吸附杆202；高度调节构件201包括U型连接头2011、销钉2012、调节螺杆2013和调节螺母2014，U型连接头2011的开口端通过销钉2012套设悬挂在横撑杆203上，调节螺杆2013穿过U型连接头2011的弧形端与U型连接头2011固定连接，调节螺母2014控制磁性表座吸附杆202在调节螺杆2013上的高度实现对百分表架2悬挂高度的调节。

试验箱1为方形的上部开口的箱体，试验箱1的底部为整平底板105，试验箱1的宽度面为整块的侧边挡板104，试验箱1的长度面为通过框架101分隔成区的挡板102，且在长度面的下方设置可拆卸操作窗103。在试验箱1的长度面上设置竖向刻度106和水平刻度107；侧边挡板104和框架101通过钢材制作，挡板102通过有机玻璃材料制作；具体的可拆卸操作窗103包括窗框1031、挡块1032、挡块螺栓1033、挡块螺母1034和预埋体放置口1035，窗框1031上安装有机玻璃窗，有机玻璃窗通过沿窗框1031四周设置的挡块1032固定在窗框1031上，挡块1032通过挡块螺栓1033和挡块螺母1034与窗框1030可拆卸连接，因此，在使用时可以将有机玻璃窗的玻璃片拆下，按照试验要求切割满足预埋体3尺寸的预埋体放置口1035，方便预埋体3的埋入。

为了快速精确的进行石膏材质的二次衬砌模拟层303、初期支护模拟层302和中隔墙试验体301的浇筑制作，结合图8-13，本实用新型还给出了更加容易制作的模具和装置：

图8为本实用新型的制作预埋体3中二次衬砌模拟层303和初期支护模拟层302的浇筑模板构件5结构示意图，浇筑模板构件5由上到下依次包括顶端固定板502、多个模板层501和底端固定板503，贯穿上述板层设置可拆卸固定件504；模板层501为发泡PVC材质的板体，根据不同的浇筑物品的形状，在模板层501上雕刻相应形状的注浆间隙5011，且为了方便多个模板层的串接和浇筑过程的均匀顺畅，在每个模板层501上设置螺杆孔5012和振捣装置孔5013，螺杆孔5012上安装可拆卸固定件504，螺杆孔5012数量和位置要结合模具受力，以期达到理想的固定效果，模具采用多片拼接而成，脱模时一片片取下，模型制作成功率高；振捣装置孔5013内放置振动捣棒进行注浆石膏的搅拌，保证石膏衬砌顺利浇筑及成型后衬砌质量，振动捣棒在注浆完成后立即开启，注浆完成1min后停止振捣，让石膏衬砌静置成型。

顶端固定板502和底端固定板503为钢板，顶端固定板502上设置注浆槽5021，注浆槽5021的形状和位置与模板层501上的注浆间隙5011的形状位置保持一致。底端固定板503只打串接螺杆用的孔道即可，注浆槽5021应考虑方便注浆同时考虑加工切割的方便性，因此注浆槽5021应设计为矩形或者边界为直线，另外为保证顶面钢板的整体性，相邻注浆槽5021中间保留部分钢板。

可拆卸固定件504包括第一固定螺母5041、通丝螺杆5042、第二固定螺母5043和调平螺母5044，通丝螺杆5042穿过浇筑模板构件5，第一固定螺母5041在顶端固定板502上进行整体模板构件的固定，第二固定螺母5043和调平螺母5044依次在底端固定板503外与通丝螺杆5042同轴套接，第二固定螺母5043实现固定连接，调平螺母5044保证整个浇筑模板构件5的平整。

注浆漏斗6由硬质塑料板制成，漏斗嘴601成扁平状，方便插入顶端固定板502上的注浆槽5021中，顶部为圆形，方便浆液灌注。

本实用新型的实验装置的使用过程如下：

按照试验设计隧道形状切割可拆卸操作窗103上的有机玻璃片，用挡块1032将有机玻璃片固定于可拆卸操作窗103的窗框1031上；

等初期支护模拟层302、二次衬砌模拟层303及中隔墙试验体301的石膏模型达到强度后粘贴应变片，将浇筑制作好的初期支护模拟层302、二次衬砌模拟层303及中隔墙试验体301与切割好的片状体3061组合成预埋体3；

按照试验要求选取石灰、石膏及砂混合填充料的比例制作成土体模拟材料4，将提前制作好的预埋体3从可拆卸操作窗103的预埋体放置口1035横穿放置在试验箱1内，然后用土体模拟材料4埋填试验箱1至设计高度；安装百分表架2，在百分表架2上安装测量地表沉降的百分表；

采集各种仪器初始读数后模拟开挖过程，卸除串接预埋件3的固定螺杆304上的固定螺母305，抽出固定螺杆304，按照模拟开挖的步距分片取出片状体3061，以模型开挖进度为2cm/h为例，则每次取出两片片状体3061，对数据进行采集记录，一个小时后在取出紧邻的下两片片状体3061模拟下一进尺的开挖，直至完成整个试验过程。

具体的，以下通过一个具体的模拟实例对本实用新型做具体说明：

实施例一：

以模拟某连拱隧道开挖为例，隧道单洞跨度9m，隧道高度7m。原型隧道初期支护30cm，二次衬砌40cm,中隔墙厚150m，隧道修建地区围岩等级为IV级，隧道埋深60m，隧道开挖进尺3m/循环。

相似比采用50，模型隧道单洞跨度18cm，高度14cm,初期支护的初期支护模拟层302的厚度为6mm，二次衬砌模拟层303的厚度为8mm,中隔墙试验体301的厚度为30mm，预埋体3以上土体模拟材料4的填埋深度为1.2m。

1.雕刻模型制作模具以及开挖预埋部分构件：

在CAD中按照模型尺寸和形状，绘制制作初期支护模拟层302、二次衬砌模拟层303以及中隔墙试验体301的石膏模型的模板层形状，模板层501上同时绘制螺杆孔5012和振捣装置孔5013。选用厚度1cm发泡PVC板，将绘制图纸输入PVC板雕刻机，不同形状雕刻50片。隧道内预开挖部分的山体模拟件306的制作方法与模板层501制作方法一致。制作完成后将50片模板层501用可拆卸固定件504连接，并安装顶端固定板502和底端固定板503组成浇筑模板构件5，图8和9为二次衬砌模拟层和初期支护模拟层的浇筑模板构件的示意图，中隔墙试验体301的浇筑模板构件5同理制作，图10和11为中隔墙试验体的浇筑模板构件的结构示意图。

2.制作石膏模型：

按照石膏：水：石膏用胶＝1:1:0.2的质量比配置浆液，经由注浆漏斗6灌注到浇筑模板构件5中，开启振动捣棒1min。通风干燥处静置48h,拆卸顶管固定板502，分片去掉模板层501，得到初期支护模拟层302、二次衬砌模拟层303以及中隔墙试验体301的石膏模型。打磨石膏衬砌，按照图17中标注的位点粘贴应变片等试验元件，并与山体模拟件306组装成为预埋体3。

3.填筑模型箱：

通过土工试验确定石灰、砂、石膏、重晶石粉比例，在搅拌机中拌水混合以后作为土体模拟材料4填筑到试验箱1中，填筑至可拆卸操作窗口103高度时，放置组装好的预埋体3，继续填筑，直至预埋体3上部覆土1.2m时停止。填筑过程中到达设定位置时按照图15中的位点埋设压力盒等试验元件。整平覆土的表层，安装百分表架2和百分表。

4.模拟过程与数据采集；

将应变片、压力盒及百分表等元件连接到数据采集仪上，打开数据采集软件，平衡测点后进行数据记录。按照进尺每次取出6片预埋的片状体，模拟实际3m/循环的进尺。先开挖左洞，再开挖右洞，整个过程中地表沉降的数据记录自动拟合后绘图如14，图14可以看出，双连拱隧道的地表沉降呈偏态的U型，先行洞一侧的沉降大于后行洞一侧，并且随着开挖步的增加地表沉降程增加趋势，中间的开挖进尺造成的地表沉降最大。

不同压力盒测得的数据如图16，图16中的结果说明隧道开挖将对围岩造成扰动，拱顶测点的压力变化大于边墙，拱顶的扰动范围也大于边墙，拱顶扰动范围超过了一倍洞径，边墙扰动较小，扰动范围在一倍洞径以内，中强强度较高，一倍洞径以外围岩压力变化较小。整体来看整个开挖过称监测面的应力均随开挖步增大而增大。

图18可以看出，随这开挖步增加，二次衬砌的应变有所增加，开挖监测面之前的隧道对衬砌的变形影响较大，开挖监测面后方的隧道对衬砌变形的影响较小。

Claims (10)

1.一种分片结构式隧道开挖试验装置，包括试验箱(1)，其特征在于，试验箱(1)的顶部悬设百分表架(2)，试验箱(1)的底部埋设预埋体(3)，试验箱(1)内填充土体模拟材料(4)；

所述的预埋体(3)包括第一隧道开挖试验体、中隔墙试验体(301)和第二隧道开挖试验体，第一隧道开挖试验体和第二隧道开挖试验体的结构相同；

第一隧道开挖实验体由外到内依次包括初期支护模拟层(302)、二次衬砌模拟层(303)和山体模拟件(306)，山体模拟件(306)包括多个并列可拆卸连接设置的片状体(3061)。

2.如权利要求1所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的片状体(3061)的厚度为1cm。

3.如权利要求1或2所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的山体模拟件(306)通过贯穿设置的通丝螺杆实现可拆卸连接。

4.如权利要求1或2所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的初期支护模拟层(302)、二次衬砌模拟层(303)和中隔墙试验体(301)采用石膏浇筑成型制作而成；山体模拟件(306)中的片状体(3061)为发泡PVC板。

5.如权利要求4所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的初期支护模拟层(302)、二次衬砌模拟层(303)和中隔墙试验体(301)的浇筑模具为浇筑模板构件，浇筑模板构件由上到下依次包括可拆卸连接的顶端固定板、多个模板层和底端固定板；对多个模板层进行刻蚀形成待浇筑件的形状即可。

6.如权利要求5所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的顶端固定板上设置注浆槽，多个模板层上刻蚀初期支护模拟层(302)、二次衬砌模拟层(303)或中隔墙试验体(301)形状的注浆间隙，通过注浆槽将石膏浇筑在多个模板层组成的注浆间隙中，成型后将顶端固定板、多个模板层和底端固定板依次分片拆除即得初期支护模拟层(302)、二次衬砌模拟层(303)或中隔墙试验体(301)。

7.如权利要求1或2所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的百分表架(2)包括固定在试验箱(1)顶部的横撑杆(203)、悬设在横撑杆(203)下的高度调节构件(201)及与高度调节构件(201)固定连接的磁性表座吸附杆(202)。

8.如权利要求7所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的高度调节构件(201)包括U型连接头(2011)、销钉(2012)、调节螺杆(2013)和调节螺母(2014)，U型连接头(2011)的开口端通过销钉(2012)套设悬挂在横撑杆(203)上，调节螺杆(2013)穿过U型连接头(2011)的弧形端与U型连接头(2011)固定连接，调节螺母(2014)控制磁性表座吸附杆(202)在调节螺杆(2013)上的高度实现对百分表架(2)悬挂高度的调节。

9.如权利要求1或2所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，所述的试验箱(1)为方形的上部开口的箱体，试验箱(1)的底部为整平底板(105)，试验箱(1)的宽度面为整块的侧边挡板(104)，试验箱(1)的长度面为通过框架(101)分隔成区的挡板(102)，且在长度面的下方设置可拆卸操作窗(103)。

10.如权利要求9所述的分片结构式隧道开挖试验装置，其特征在于，在所述试验箱(1)的长度面上设置竖向刻度(106)和水平刻度(107)。