CN212207700U - 地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型 - Google Patents
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Abstract
一种地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，涉及一种模拟模型，包括由里往外同轴竖直埋置在地下的隧道管、隔墙，隧道管由多个管片拼装而成，该隧道管与隔墙之间的环形空腔通过连接墙分成多个缺陷区；隔墙还设有缺口，缺口至隧道管外壁之间的空间为用于减小隔墙带来的系统误差的正演区，正演区回填有用于模拟管片周围自然土质密实工况的压实土，压实土的顶部覆盖有混凝土面层。本实用新型可准确分析盾构隧道管片的背后缺陷类型，可解决无法大量验证盾构隧道检测成果的难题，具有判断精度高、结构可靠的特点，易于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟模型，特别是一种地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型。
背景技术
随着城市交通的发展，地铁已成为一个城市最高效的交通工具。目前地铁隧道多采用盾构机进行掘进，在掘进过程中为控制不均匀沉降，一般会对管片背后进行注浆。但由于注浆液的各项性能指标存在差异、隧道所处地层不均匀，以及地下含水量变化等原因，导致管片背后的注浆存在不密实的缺陷情况，从而带来一系列问题，如管片偏移、地面沉降过大等。而地质雷达作为一种高分辨率、高效的无损检测技术，已开始应用于盾构隧道管片背后缺陷的检测。但是：（1）地质雷达检测成果通常需要进行对比试验或现场开挖验证，但盾构隧道的检测现场受施工条件约束，无法大量验证。（2）由于钢筋（磁性金属）对电磁波具有较强的屏蔽作用，因此地质雷达天线有效反射取决于钢筋网的间距、天线间距，以及探测目标的大小和埋深。而在盾构管片内，钢筋网的布设比较密集，地质雷达天线发射的大部分电磁波信号被盾构管片内设的密集双层钢筋网阻挡和吸收，见图1、图2所示的雷达天线发射-反射模型结构示意图，盾构隧道管片背后缺陷有效反射到接收天线的电磁波较少，因此采用地质雷达难以准确检测到盾构隧道管片背后缺陷。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，以解决现有技术存在的采用地质雷达检测无法大量验证盾构隧道的检测成果、难以检测到盾构隧道管片背后缺陷的不足之处。
解决上述技术问题的技术方案是：一种地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，包括由里往外同轴竖直埋置在地下的环形的隧道管、隔墙，且隧道管、隔墙的顶端与地面齐平；所述的隧道管由多个管片拼装而成，该隧道管与隔墙之间的环形空腔通过连接墙分成多个用于模拟各种工况的缺陷区；所述的隔墙还设有缺口，该缺口至隧道管外壁之间的空间为用于减小隔墙带来的系统误差的正演区，正演区回填有用于模拟管片周围自然土质密实工况的压实土，压实土的顶部覆盖有混凝土面层。
本实用新型的进一步技术方案是：所述的缺陷区包括缺陷Ⅰ区、缺陷Ⅱ区、缺陷Ⅲ区、缺陷Ⅳ区；所述的缺陷Ⅰ区包括填土区，且在填土区与隧道管外壁之间还设置有注浆密实区、注浆空洞区。
本实用新型的进一步技术方案是：所述的缺陷Ⅱ区埋设有不同位置的工字钢及钢筋网片；所述的缺陷Ⅱ区还在管片后分别设置有不规则空洞、管状空洞、金属管。
本实用新型的再进一步技术方案是：所述的缺陷Ⅲ区为用于模拟管片周围溶洞工况的大型空腔区。
本实用新型的再进一步技术方案是：所述的缺陷Ⅳ区为碎石回填区，用于观测碎石在管片背后的雷达波反射特征；该缺陷Ⅳ区还设置有空洞工况。
本实用新型的更进一步技术方案是：所述的隔墙内壁至隧道管内壁的距离为800～1000mm；所述的隧道管的底部还设置泄水孔，在隧道管的顶部周围安装有防止人员坠落的防锈护栏；在各个缺陷区顶部覆盖有用于防止人员坠落的圆环水篦。
由于采用上述结构，本实用新型之地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.可准确分析盾构隧道管片的背后缺陷类型
本实用新型之地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型包括由里往外同轴竖直埋置在地下的环形的隧道管、隔墙，且隧道管、隔墙的顶端与地面齐平；所述的隧道管由多个管片拼装而成，该隧道管与隔墙之间的环形空腔通过连接墙分成多个用于模拟各种工况的缺陷区；所述的隔墙还设有缺口，该缺口至隧道管外壁之间的空间为用于减小隔墙带来的系统误差的正演区，正演区回填有用于模拟管片周围自然土质密实工况的压实土，压实土的顶部覆盖有混凝土面层。本实用新型通过构建隧道管片模型，采用多个缺陷区来构成各种典型工况，模拟实际管片背后复杂的回填效果，并用雷达测试，获取典型数据，以供分析和比较，从而可准确分析盾构隧道管片的背后缺陷类型。
2．可解决无法大量验证盾构隧道检测成果的难题
由于本实用新型通过构建隧道管片模型进行模拟，可准确分析盾构隧道管片的背后缺陷类型，从而可解决无法大量验证盾构隧道检测成果的难题。
3. 判断精度高
本实用新型在隔墙上设有一缺口，该缺口至隧道管外壁之间的空间设置为用于减小隔墙带来的系统误差的正演区。因为不同的雷达有不同的探测范围，注浆厚度加上管片厚度不会过大，检测盾构隧道管片背后注浆密实度就可以采用具有较高频率和宽带频率范围电磁波的雷达，本申请设置的隔墙内壁至隧道管内壁的距离为800～1000mm，远大于一般的注浆厚度加上管片厚度（除超挖及地质突变情况外），但隔墙的材质（普通烧结砖）与不同的填充材料在介电常数、电导率、磁导率上存在差异，或多或少会反射回干扰判断的信号，而且工地现场不会有该隔墙。因此，本实用新型通过在隔墙上设有一缺口，并将该缺口至隧道管外壁之间的空间设置为正演区，以便用于减小隔墙带来的系统误差，从而可提高判断精度。
4.结构可靠
本实用新型用砖砌隔墙构造管片外缺陷区，并可以灵活更换缺陷区的填充物质；缺陷区顶部加盖圆环水篦，可防人员坠落，本实用新型的结构安全可靠。
下面，结合附图和实施例对本实用新型之地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：背景技术中雷达天线发射-反射模型结构示意图之一，
图2：背景技术中雷达天线发射-反射模型结构示意图之二，
图３：实施例一所述本实用新型之地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型的结构示意图（俯向视图），
图４：图３的A-A剖视图，
在上述附图中，各零件的标号如下：
1-隧道管，11-管片，12-防水层，13-泄水孔，14-防锈护栏，15-圆环水篦，
2-隔墙，
3-连接墙，
4-缺陷区，
41-缺陷Ⅰ区，411-填土区，412-注浆密实区，413-注浆空洞区，
42-缺陷Ⅱ区，421-工字钢及钢筋网片，422-不规则空洞，423-管状空洞，424-金属管，
43-缺陷Ⅲ区，44-缺陷Ⅳ区，
5-正演区，
6-混凝土面层，
T0-发射天线，T1-接收天线，GJ-钢筋网，QX-缺陷。
具体实施方式
实施例一
一种地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，包括由里往外同轴竖直埋置在地下的环形的隧道管1、隔墙2，且隧道管1、隔墙2的顶端与地面齐平；所述的隧道管1由多个管片11通过连接螺栓拼装而成，该隧道管1与隔墙2之间的环形空腔通过连接墙3分成多个用于模拟各种工况的缺陷区4；所述的隔墙2还设有缺口，该缺口至隧道管1外壁之间的空间设置为用于减小隔墙带来的系统误差的正演区5，正演区5回填有用于模拟管片周围自然土质密实工况的压实土，压实土的顶部覆盖有混凝土面层6。
所述的缺陷区4包括缺陷Ⅰ区41、缺陷Ⅱ区42、缺陷Ⅲ区43、缺陷Ⅳ区44；其中：
所述的缺陷Ⅰ区41包括填土区411，填土区411内填充有含水率为12.8%的泥土（模拟与工程实际相同含水率的泥土进行数据采集），且在填土区411与隧道管1外壁之间还设置有注浆密实区412、注浆空洞区413，该注浆空洞区413内填充有水或空气。
所述的缺陷Ⅱ区42埋设有不同深度位置的工字钢及钢筋网片421，用于模拟矿山法初支钢拱架及钢筋网观测该结构的雷达波反射特征工况；所述的缺陷Ⅱ区42还在管片11后分别设置有用于观测该结构的雷达波反射特征工况的不规则空洞422、用塑料波纹管构造的管状空洞423、用于观测其在管片背后的雷达波反射特征的金属管424。
所述的缺陷Ⅲ区43为大型空腔区，模拟管片周围溶洞工况，观测其雷达波反射特征。
所述的缺陷Ⅳ区44为碎石回填区，观测碎石在管片背后的雷达波反射特征；该缺陷Ⅳ区44还设置有空洞工况。
所述的隔墙内壁至隧道管内壁的距离为900mm；所述的隧道管1的底部还设置有防水层12和泄水孔13，在隧道管1的顶部周围安装有防止人员坠落的1.2m防锈护栏14；在各个缺陷区4顶部覆盖有用于防止人员坠落的圆环水篦15。
作为本实施例一的一种变换，所述的隔墙内壁至隧道管内壁的距离为800～1000mm中的任一数值。
Claims (6)
1.一种地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，其特征在于：包括由里往外同轴竖直埋置在地下的环形的隧道管（1）、隔墙（2），且隧道管（1）、隔墙（2）的顶端与地面齐平；所述的隧道管（1）由多个管片（11）拼装而成，该隧道管（1）与隔墙（2）之间的环形空腔通过连接墙（3）分成多个用于模拟各种工况的缺陷区（4）；所述的隔墙（2）还设有缺口，该缺口至隧道管（1）外壁之间的空间为用于减小隔墙带来的系统误差的正演区（5），正演区（5）回填有用于模拟管片周围自然土质密实工况的压实土，压实土的顶部覆盖有混凝土面层（6）。
2.根据权利要求1所述的地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，其特征在于：所述的缺陷区（4）包括缺陷Ⅰ区（41）、缺陷Ⅱ区（42）、缺陷Ⅲ区（43）、缺陷Ⅳ区（44）；所述的缺陷Ⅰ区（41）包括填土区（411），且在填土区（411）与隧道管（1）外壁之间还设置有注浆密实区（412）、注浆空洞区（413）。
3.根据权利要求2所述的地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，其特征在于：所述的缺陷Ⅱ区（42）埋设有不同位置的工字钢及钢筋网片（421）；所述的缺陷Ⅱ区（42）还在管片（11）后分别设置有不规则空洞（422）、管状空洞（423）、金属管（424）。
4.根据权利要求2所述的地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，其特征在于：所述的缺陷Ⅲ区（43）为用于模拟管片周围溶洞工况的大型空腔区。
5.根据权利要求2所述的地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，其特征在于：所述的缺陷Ⅳ区（44）为碎石回填区，用于观测碎石在管片背后的雷达波反射特征；该缺陷Ⅳ区（44）还设置有空洞工况。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型，其特征在于：所述的隔墙内壁至隧道管内壁的距离为800～1000mm；所述的隧道管（1）的底部还设置泄水孔（13），在隧道管（1）的顶部周围安装有防止人员坠落的防锈护栏（14）；在各个缺陷区（4）顶部覆盖有用于防止人员坠落的圆环水篦（15）。
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| CN202021236503.6U CN212207700U (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型 |
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| CN202021236503.6U Active CN212207700U (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 地质雷达检测盾构隧道管片背后缺陷模拟模型 |
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2020
- 2020-06-29 CN CN202021236503.6U patent/CN212207700U/zh active Active
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