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专利号: 2018107782879
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-04-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.模拟隧洞岩土体开挖后受力变形及支护的响应装置的操作方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤1:根据合适的尺寸制作模拟隧洞(2),预制合适尺寸的隧洞衬片(11),在每一块隧洞衬片(11)的中心位置及四个角上粘贴有压力传感器(14),并用强力胶将衬片粘贴在模拟隧洞(2)的内壁;

步骤2:在模拟隧洞(2)两端洞口组装支架(1),每隔一段距离在支架(1)上的绝缘管同一截面的不同方位角上焊接有固定杆件(3)与支架(1)形成一个整体,并且与固定杆件(3)垂直面上焊接有凸出螺杆(4);

步骤3:根据弹簧(10)尺寸制作合适尺寸的开孔的调节板(9),并将弹簧(10)焊接在中心开孔的调节板(9)上;

步骤4:在固定杆件(3)上通过螺纹固定好调节板(9)和弹簧(10),并将弹簧(10)的另一端与隧洞衬片(11)的扣环(13)连接,将弹簧(10)置于固定筒(12)内;

步骤5:根据压力传感器(14)所测得压力值,通过旋转调节板改变其在螺纹固定杆(5)上的位置以调节弹簧(10)所施加的力;

步骤6:模拟隧洞开挖后整体衬砌支护力学响应具体操作如下:同时向上旋转调节板(9)旋转调节各个独立的调节板(9)使其各个弹簧(10)的弹力相等,弹簧(10)所施加的荷载为向上的压力,改变弹簧(10)的弹力,使其调节到所需的荷载,模拟实际工程中的衬砌支护力,再利用压力传感器(14)和多点位移计(15)监测隧洞各监测点的各项力学响应;

步骤7:模拟隧洞开挖后围压局部大变形受力力学响应具体操作如下:针对局部位置向下旋转所对应的调节板(9),弹簧所施加的荷载为向下的拉力,改变弹簧的弹力,使其调节到所需的荷载,而保持同一截面其他位置的弹簧向上的荷载不变,模拟实际工程中的隧洞围压局部大变形荷载,再利用压力传感器(14)和多点位移计(15)监测隧洞各监测点的各项力学响应;

步骤8:模拟隧洞开挖后围压局部位置加强支护下力学响应具体操作如下:针对局部需加强支护的位置向上旋转所对应的调节板,改变弹簧的弹力,使其调节到所需的荷载,而保持同一截面其他位置的弹簧向上的荷载不变,模拟实际工程中的隧洞围压局部加强支护,再利用压力传感器和多点位移计监测隧洞各监测点的各项力学响应;

所述模拟隧洞岩土体开挖后受力变形及支护的响应装置,它包括支架(1),所述支架(1)放置在模拟隧洞(2)的内部,在支架(1)的顶部支撑安装有绝缘管;沿着绝缘管的长度方向每隔一段距离,并在其同一截面不同方位角上焊接固定有固定杆件(3);所述固定杆件(3)的侧端面垂直焊接有凸出螺杆(4),所述凸出螺杆(4)将螺纹固定杆(5)安装在固定杆件(3)的末端;所述螺纹固定杆(5)上安装有加卸载结构,所述加卸载结构的顶端与固定筒(12)相配合,所述固定筒(12)固定在隧洞衬片(11)的内壁上,所述隧洞衬片(11)设置在模拟隧洞(2)的内壁;所述固定筒(12)所在位置的隧洞衬片(11)上固定有扣环(13);所述隧洞衬片(11)和模拟隧洞(2)之间的接触面贴合有多个压力传感器(14);

所述加卸载结构包括调节板(9),所述调节板(9)通过螺纹配合安装在螺纹固定杆(5)的螺纹段上,所述螺纹固定杆(5)的外部套装有弹簧(10),所述弹簧(10)的一端与调节板(9)接触配合,另一端设置在固定筒(12)内部,并与扣环(13)相连。

2.根据权利要求1所述的模拟隧洞岩土体开挖后受力变形及支护的响应装置的操作方法,其特征在于:所述螺纹固定杆(5)采用变截面结构,分为两部分,上部为一段带有螺纹的圆柱钢筋(6),其下部位于圆柱钢筋(6)的底部末端焊接一块带有圆孔的长方体钢板(7),所述圆孔与凸出螺杆(4)相配合,并通过安装在凸出螺杆(4)上的螺母(8)将螺纹固定杆(5)固定在固定杆件(3)上。

3.根据权利要求1所述的模拟隧洞岩土体开挖后受力变形及支护的响应装置的操作方法,其特征在于:所述螺纹固定杆(5)的顶端与隧洞衬片(11)的顶部内壁之间存在一定间距。

4.根据权利要求1所述的模拟隧洞岩土体开挖后受力变形及支护的响应装置的操作方法,其特征在于:所述模拟隧洞(2)内部需要监测的位置布置有多个多点位移计(15)。

5.根据权利要求1所述的模拟隧洞岩土体开挖后受力变形及支护的响应装置的操作方法,其特征在于:所述模拟隧洞(2)采用现场取样的材料模拟制成,所述隧洞衬片(11)的形状根据隧洞内壁的弧度变化调整,并采用强力胶将隧洞衬片(11)与模拟隧洞(2)直接粘贴在一起,使得衬片表面和模拟隧洞(2)洞壁完全贴合固定在一起。

6.根据权利要求1所述的模拟隧洞岩土体开挖后受力变形及支护的响应装置的操作方法,其特征在于:所述弹簧(10)包括多根不同劲度系数K。