CN207437080U - 一种模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，包括水平外轴，水平外轴包括由左至右依次连接的第一轴段、第二轴段和第三轴段，第一轴段左端外侧固定第一固定圆盘，第二轴段设置沿径向移动的管片连接件，第三轴段右端外侧固定第二固定圆盘；水平外轴内部设置与其同轴线的传动内轴，传动内轴一端设置与管片连接件相啮合的齿轮，另一端设置摇柄，摇柄带动传动内轴和齿轮相对于水平外轴旋转，齿轮带动管片连接件径向移动。本实用新型可以模拟在盾构隧道中由于局部薄弱位置的破坏而引发的工程事故，此类事故难以进行现场检测，因此该装置不仅拓宽了我们研究此类事故的方法，同时也为以后的研究提供了一种研究思路。

Description

一种模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置

技术领域

本实用新型涉及一种地下工程中的模型试验装置，更具体的说，是涉及一种模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置。

背景技术

近十年来，在上海、南京、天津、台湾等地的地铁隧道中，发生了由于隧道的局部破坏引发大规模连续破坏工程事故。这对人民和社会的财产安全造成了严重的损害，应当引起我们足够的重视。

盾构隧道由钢筋混凝土管片拼装而成，接缝部位薄弱，在局部管片产生破坏的情况下极易引起隧道一环接一环的多米诺骨牌式的沿隧道长度方向的连续破坏。而目前隧道的坍塌问题研究主要集中于暗挖法施工的隧道，且主要集中于开挖面的失稳破坏机理方面，几乎未涉及盾构法施工的隧道沿纵向的连续破坏和坍塌问题。对该问题的研究以及一种有效的研究手段的创新就显得尤为迫切。

模型试验是研究盾构隧道非常重要的方法之一。特别是地下工程事故这种难以进行现场观测与控制的工程情况，有效的模型试验就显得尤为重要。通过一定的简化突出特定要素的影响，模型试验可有效地模拟实际工程的真实情况；通过有效的控制与实施试验，我们可以得到相对应于实际工程比较重要、可靠的参考数据，这对研究相关地下工程事故有重要有意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，为研究隧道局部破坏而引发连续破坏的内部机理，提供了一种模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，可以模拟在盾构隧道中由于局部薄弱位置的破坏而引发的工程事故，此类事故难以进行现场检测，因此该装置不仅拓宽了我们研究此类事故的方法，同时也为以后的研究提供了一种研究思路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，包括水平外轴，所述水平外轴包括由左至右依次连接的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述第一轴段左端外侧固定有第一固定圆盘，所述第二轴段设置有沿径向移动的管片连接件，所述第三轴段右端外侧固定有第二固定圆盘；

所述水平外轴内部设置有与其同轴线的传动内轴，所述传动内轴一端设置有与管片连接件相啮合的齿轮，另一端设置有位于水平外轴外部的摇柄，所述摇柄带动传动内轴和齿轮相对于水平外轴旋转，所述齿轮带动管片连接件径向移动。

所述管片连接件穿过第二轴段管壁设置，所述管片连接件包括矩形框架，所述矩形框架内侧设置有与齿轮相啮合的齿条，所述矩形框架外侧一端设置有弧形安装板，所述安装板设置有用于固定管片的螺纹孔。

所述第一轴段和第三轴段外壁均设置有检测器安装片，所述第一轴段、第二轴段和第三轴段彼此之间通过法兰相连接。

所述第一固定圆盘和第二固定圆盘均通过固定螺栓与实验装置固定连接。

所述摇柄上设置有刻度盘。

所述摇柄通过设置于水平外轴和传动内轴之间的摇柄固定螺栓进行锁紧，所述摇柄固定螺栓设置于第一固定圆盘的左侧。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本实用新型引发模型发生局部破坏的位置与大小可以通过控制管片连接件的位置与大小而变化。实际工程中，盾构隧道发生局部破坏的位置多样，如管片连接处导致的局部薄弱而易发生破坏，或者由于联络通道施工而设置的洞门导致隧道局部削弱等等；本装置可以实现各种部位的局部破坏；

(2)本实用新型水平外轴轴上安装有检测器安装片，且安装片的位置、尺寸和数量可以根据实际情况而定，通过相关设备可以采集破坏发生后的相关试验数据，譬如，安装位移计测定管片的位移与变形，安装摄像头记录试验过程等等，这样可以使得采集数据更加方便、完善

(3)本实用新型通过摇柄可以控制管片连接件向模型隧道内外移动，通过调整齿轮的大小，可以控制摇柄的灵敏度，即转动摇柄一周而移动管片连接件的距离；并且，通过安装于摇柄上的刻度盘，我们可以精确控制管片连接件前后移动距离的大小；

(4)本实用新型原理简单，方法可靠，便于操作且容易实现；通过该装置，我们可以通过模型试验模拟盾构隧道由于局部破坏引发的工程事故，并获得准确可靠的数据；在该装置中，局部破坏的位置、破坏位置的大小以及检测器安装片的数量与位置均可随实际情况改动；这也丰富了研究相关课题的手段，对模拟隧道的局部破坏的室内模型试验具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中摇柄处细节图；

图3是本实用新型中固定圆盘与摇柄固定螺栓的细节图；

图4是本实用新型中管片连接件移动前后对比示意图；

图5是本实用新型中传动内轴结构示意图。

附图标记:1摇柄；2刻度盘；3传动内轴；4齿轮；5第一固定圆盘；6第二固定圆盘；7第一轴段；8第二轴段；9第三轴段；10法兰；11检测器安装片12 摇柄固定螺栓；13固定螺栓；14管片连接件；1401矩形框架；1402齿条；1403 安装板；1404螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型的模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，是一种在隧道模型中使隧道模型发生初始局部破坏的装置，研究盾构隧道中由于局部破坏而造成隧道发生连续坍塌破坏的模型试验装置。

如图1至图5所示，本实用新型模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，包括水平外轴，所述水平外轴包括由左至右依次连接的第一轴段7、第二轴段8 和第三轴段9，彼此间通过法兰10相连接。水平外轴上其他位置在不影响试验情况下，在第一轴段7和第三轴段9外壁均设置有用来固定各种检测设备的检测器安装片11，以实现相关数据的采集。所述第一轴段7左端外侧固定有第一固定圆盘5，所述第三轴段9右端外侧固定有第二固定圆盘6，所述第一固定圆盘 5和第二固定圆盘6均通过固定螺栓13与实验装置固定连接，使得水平外轴固定不动。所述第二轴段8设置有沿径向移动的管片连接件14，所述管片连接件 14穿过第二轴段8管壁设置，所述管片连接件14包括矩形框架1401，所述矩形框架1401内侧设置有与齿轮4相啮合的齿条1402，所述矩形框架1401外侧一端设置有弧形安装板1403，所述安装板1403设置有用于固定管片的螺纹孔1404。

所述水平外轴内部设置有与其同轴线的传动内轴3，所述传动内轴3一端设置有与管片连接件14相啮合的齿轮4，另一端设置有位于水平外轴外部的摇柄1，所述摇柄1上设置有刻度盘2，测量管片连接件14移动距离。通过手动转动摇柄1带动传动内轴3相对于水平外轴旋转，带动齿轮4旋转，从而控制管片连接件14径向移动，实现管片连接件14向隧道外部或内部移动。通过此过程，我们可以实现隧道模型在准备时的完整拼接与试验进行时的局部破坏的模拟。所述摇柄1通过设置于水平外轴和传动内轴3之间的摇柄固定螺栓12进行锁紧，所述摇柄固定螺栓12设置于第一固定圆盘5的左侧。拧紧摇柄固定螺栓12使得传动内轴3和水平外轴不能相对转动，进而将摇柄1牢牢锁住，即在试验准备时与试验结束后锁住摇柄1，以防止摇柄1或齿轮4受外界环境的影响而偏转继而影响试验结果。

试验之前准备时，首先将已组装好的隧道模型(预留局部破坏处管片不安装) 安装于将进行试验的设备(如试验所使用的模型箱)中。然后，将局部破坏位置的管片刚性安装在管片连接件14的安装板1403上，并且将测试好的监测设备(如位移计、摄像头等)安装固定于相应的检测器安装片11上。可在齿轮4上涂抹适量的润滑油以保证试验时该设备能够正常顺利工作。

准备好之后，再将该装置缓慢地从模型隧道一端送入，并将局部破坏位置的管片与模型隧道上的预留位置对准。紧接着，通过第一固定圆盘5、第二固定圆盘6与螺栓将该装置前、后两端分别固定于其他试验装置(如试验所使用的模型箱)，防止试验前后该装置受外界环境影响而导致试验采集的数据不准确。之后，人工缓慢转动摇柄1将局部破坏位置的管片缓慢准确地移动于隧道模型上预留的位置处，使之与模型隧道组合成为完整的隧道，再立即通过摇柄固定螺栓12 锁死摇柄1，以防止摇柄1转动而影响正常试验。模型隧道外部环境(如监测设备与隧道覆土等等)准备结束后，即可进行试验。

试验时，待隧道覆土填完之后且监测数据达到稳定，松开摇柄固定螺栓12，转动摇柄1使局部破坏管片“突然”向隧道内部移动以模拟隧道的局部破坏，图 4(a)为管片连接件推出，4(b)为管片连接件收回。然后，再将摇柄1锁定，防止其受外部环境影响转动而干扰试验数据的采集。另外，在“局部破坏”过程前后，检测设备处于开启状态，可以检测土压力的变化、管片变形等相关关键数据。

尽管上面对本实用新型的试验过程进行了描述，但是本实用新型使用功能并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。本领域的技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以将其用于模拟其它盾构隧道工程事故的模型试验，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，包括水平外轴，其特征在于，所述水平外轴包括由左至右依次连接的第一轴段(7)、第二轴段(8)和第三轴段(9)，所述第一轴段(7)左端外侧固定有第一固定圆盘(5)，所述第二轴段(8)设置有沿径向移动的管片连接件(14)，所述第三轴段(9)右端外侧固定有第二固定圆盘(6)；

所述水平外轴内部设置有与其同轴线的传动内轴(3)，所述传动内轴(3)一端设置有与管片连接件(14)相啮合的齿轮(4)，另一端设置有位于水平外轴外部的摇柄(1)，所述摇柄(1)带动传动内轴(3)和齿轮(4)相对于水平外轴旋转，所述齿轮(4)带动管片连接件(14)径向移动。

2.根据权利要求1所述的模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，其特征在于，所述管片连接件(14)穿过第二轴段(8)管壁设置，所述管片连接件(14)包括矩形框架(1401)，所述矩形框架(1401)内侧设置有与齿轮(4)相啮合的齿条(1402)，所述矩形框架(1401)外侧一端设置有弧形安装板(1403)，所述安装板(1403)设置有用于固定管片的螺纹孔(1404)。

3.根据权利要求1所述的模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，其特征在于，所述第一轴段(7)和第三轴段(9)外壁均设置有检测器安装片(11)，所述第一轴段(7)、第二轴段(8)和第三轴段(9)彼此之间通过法兰(10)相连接。

4.根据权利要求1所述的模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，其特征在于，所述第一固定圆盘(5)和第二固定圆盘(6)均通过固定螺栓(13)与实验装置固定连接。

5.根据权利要求1所述的模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，其特征在于，所述摇柄(1)上设置有刻度盘(2)。

6.根据权利要求1所述的模拟盾构隧道局部破坏事故的破坏引发装置，其特征在于，所述摇柄(1)通过设置于水平外轴和传动内轴(3)之间的摇柄固定螺栓(12)进行锁紧，所述摇柄固定螺栓(12)设置于第一固定圆盘(5)的左侧。