專利名稱：用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模型試驗(yàn)技術(shù)，尤其是一種用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置與方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及交通運(yùn)輸事業(yè)的騰飛，開發(fā)利用地下空間越來越體現(xiàn)出巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，二十一世紀(jì)必將是我國地下工程建設(shè)騰飛的時代。隨著地下工程的數(shù)量不斷增加，規(guī)模不斷增大，建設(shè)難度也不斷加大。為適應(yīng)工程的需要，很多學(xué)者正在通過多種方式，研究地下工程設(shè)計(jì)和施工方法的優(yōu)化，進(jìn)行施工過程力學(xué)規(guī)律的探索。其中，模型試驗(yàn)是研究地下工程施工過程規(guī)律的有效方法之一。模型試驗(yàn)是根據(jù)相似理論，將實(shí)際工程轉(zhuǎn)換為室內(nèi)模型進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M的。但現(xiàn)在的地下工程模型試驗(yàn)中存在明顯的弱點(diǎn)，在地下工程模型試驗(yàn)中，硐室開挖后，缺少初襯施作的裝置，初襯相似材料與模型體相似材料的粘結(jié)性往往小于其與施作工具的粘結(jié)性，造成手工施作初襯的過程非常困難，且初襯施作不均勻，導(dǎo)致模型試驗(yàn)中初襯難以起到模擬實(shí)際工程中初襯的作用，造成模型試驗(yàn)的準(zhǔn)確性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，提高初襯施作的均勻性，解決模型試驗(yàn)中地下洞室初襯施作困難和初襯質(zhì)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問題，使模型試驗(yàn)的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，試驗(yàn)中反應(yīng)的規(guī)律與實(shí)際工程更加接近，擴(kuò)大地下工程模型試驗(yàn)的應(yīng)用范圍的用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置與方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，其包括與地下洞室斷面形狀相同的工作面，所述工作面內(nèi)壁上襯有受力板，所述受力板內(nèi)壁上連接有若干栓桿，所述栓桿的翼緣部分與受力板之間設(shè)有橡膠墊，栓桿的另一端與設(shè)置于所述初襯施作裝置中心處的凸輪接觸，凸輪與連桿相連，通過凸輪的轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)T型栓桿施加在工作面上的力。所述工作面由兩片2mm厚的不銹鋼板搭接而成，搭接位置在弧段的中間；工作面的形狀與地下洞室的斷面形狀相同，寬度與施作襯砌的進(jìn)尺相同。所述受力板由5塊2cm厚的鋼板拼接而成，其形狀與地下洞室的斷面形狀相同，尺寸比洞室設(shè)計(jì)斷面輪廓尺寸小3mm，即當(dāng)T型栓桿與凸輪最小半徑接觸時，恰好襯于工作面的內(nèi)側(cè)，保證工作面均勻受力。所述栓桿成T型，T型栓桿的翼緣部分尺寸為4cmX4cm，增大受力板的受力面積， 防止局部受力過大。 所述的凸輪由4cm厚的鋼板制成，最大半徑為5cm，最大半徑的范圍為120°，最小半徑為4. 5cm。所述T型栓桿與受力板之間的橡膠墊起一定的緩沖作用。
一種利用用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置的初襯施作方法，包括以下步驟A.連接好初襯施作裝置，調(diào)節(jié)凸輪，使其較小的半徑處與T型栓桿接觸；

B.按照實(shí)際設(shè)計(jì)厚度，將襯砌材料均勻涂抹在工作面上；C.將初襯施作裝置放入開挖洞室內(nèi)，工作面在襯砌施作位置，轉(zhuǎn)動連桿，使凸輪的大半徑部分與T型栓桿接觸，工作面沿徑向擴(kuò)展，使襯砌材料與洞壁接觸，并由工作面向洞周施加壓力，將襯砌材料與洞壁壓緊；D.向外抽出初襯施作裝置，完成襯砌施作，轉(zhuǎn)動連桿，調(diào)節(jié)凸輪，使工作面處于松弛狀態(tài)。本發(fā)明根據(jù)實(shí)際工程中的斷面形狀，按照相似理論，確定工作面的形狀，通過連桿調(diào)節(jié)凸輪，使其較小的半徑處于T型栓桿接觸，保證工作面與洞壁間有一定的間距。根據(jù)實(shí)際工程中初襯厚度的設(shè)計(jì)要求，通過相似計(jì)算，得到模型試驗(yàn)中初襯的施作厚度，并將其均勻涂抹在工作面上。將工作面放入洞室中初襯施作的位置，調(diào)節(jié)連桿，使凸輪的大半徑部分與T型栓桿接觸，工作面向徑向擴(kuò)展，使襯砌材料與洞壁接觸，并施加一定的壓力，從而將初襯均勻的施作在洞周，并保證了初襯施作質(zhì)量。本發(fā)明解決了模型試驗(yàn)中地下洞室初襯施作困難和初襯質(zhì)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問題，將初襯施作方法與裝置應(yīng)用于模型試驗(yàn)中，與前人的研究相比，本發(fā)明制作簡單、 使用方便、能夠有效改善模型試驗(yàn)的襯砌試驗(yàn)手段，提高初襯施作質(zhì)量，使模型試驗(yàn)結(jié)果更加可靠，模型試驗(yàn)反應(yīng)的規(guī)律更具有實(shí)用性。本發(fā)明解決了模型試驗(yàn)中地下洞室初襯施作困難和初襯質(zhì)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問題，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、能夠保證初襯施作的均勻性，實(shí)現(xiàn)初襯施作過程中初襯相似材料厚度均勻，且施作過程中壓力均勻；2、能夠提供高初襯施作的質(zhì)量，通過降低工作面與初襯相似材料的粘結(jié)性來保證初襯施作的質(zhì)量；3、增大了 T型栓桿與工作面的接觸面積，并加了橡膠墊，保證工作面受力均勻，提高了襯砌的施作質(zhì)量；4、能夠減少施作過程對模型體的人為擾動，提高模型試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1.工作面；2.受力板；3.橡膠墊；4. T型栓桿；5.凸輪；6.連桿。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1中，一種用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，包括初襯施作工作面1，工作面下襯有受力板2，受力板內(nèi)連接有六個T型栓桿4，T型栓桿4的翼緣部分與受力板2之間有橡膠墊3，T型栓桿4的另一端與裝置中心處的凸輪5接觸，通過凸輪5的轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)T 型栓桿4施加在受力板2上的力。所述的工作面1由兩片2mm厚的不銹鋼板搭接而成，搭接位置在弧段的中間；工作面的形狀與地下洞室的斷面形狀相同，寬度與施作襯砌的進(jìn)尺相同。所述的受力板2由5塊2cm厚的鋼板拼接而成，其形狀與地下洞室的斷面形狀相同，尺寸比洞室設(shè)計(jì)斷面輪廓尺寸小3mm，即當(dāng)T型栓桿4與凸輪5最小半徑接觸時，恰襯于工作面1的內(nèi)側(cè)，保證工作面均勻受力。所述的T型栓桿4的翼緣部分尺寸為4cmX 4cm，增大受力板的受力面積，防止局部受力過大。所述的T型栓桿4與受力板2之間有橡膠墊3，起一定的緩沖作用。所述的凸輪5由4cm厚的鋼板制成，最大半徑為5cm，最大半徑的范圍為120°，最小半徑為4. 5cm。一種用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作方法，其特征是，包括以下步驟A.連接好裝置，調(diào)節(jié)凸輪5，使其較小的半徑處與T型栓桿4接觸；B.按照設(shè)計(jì)厚度，將襯砌材料均勻涂抹在工作面1上； C.將裝置放入開挖洞室，工作面1在襯砌施作位置，轉(zhuǎn)動連桿6，使凸輪5的大半徑部分與T型栓桿4接觸，工作面1向徑向擴(kuò)展，使襯砌材料與洞壁接觸，并由工作面向洞周施加一定壓力，將襯砌材料與洞壁壓緊；D.向外抽出裝置，完成襯砌施作，轉(zhuǎn)動連桿6，調(diào)節(jié)凸輪5，使工作面處于松弛狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，其特征在于，包括與地下洞室斷面形狀相同的工作面，所述工作面內(nèi)壁上襯有受力板，所述受力板內(nèi)壁上連接有若干栓桿，所述栓桿的翼緣部分與受力板之間設(shè)有橡膠墊，栓桿的另一端與設(shè)置于所述初襯施作裝置中心處的凸輪接觸，凸輪與連桿相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，其特征在于，所述工作面由兩片不銹鋼板搭接而成，搭接位置在工作面弧段的中間；工作面的寬度與施作襯砌的進(jìn)尺相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，其特征在于，所述受力板由若干塊鋼板拼接而成，其形狀與地下洞室的斷面形狀相同，且當(dāng)T型栓桿與凸輪最小半徑接觸時，恰好襯于工作面的內(nèi)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，其特征在于，所述栓桿成T型，T型栓桿的翼緣部分尺寸大于栓桿的其他部分的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，其特征在于，所述的凸輪由鋼板制成，最大半徑的范圍為120°。
6.一種利用用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置的初襯施作方法，包括以下步驟A.連接好初襯施作裝置，調(diào)節(jié)凸輪，使其較小的半徑處與T型栓桿接觸；B.按照實(shí)際設(shè)計(jì)厚度，將襯砌材料均勻涂抹在工作面上；C.將初襯施作裝置放入開挖洞室內(nèi)，工作面在襯砌施作位置，轉(zhuǎn)動連桿，使凸輪的大半徑部分與T型栓桿接觸，工作面沿徑向擴(kuò)展，使襯砌材料與洞壁接觸，并由工作面向洞周施加壓力，將襯砌材料與洞壁壓緊；D.向外抽出初襯施作裝置，完成襯砌施作，轉(zhuǎn)動連桿，調(diào)節(jié)凸輪，使工作面處于松弛狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于地下工程模型試驗(yàn)初襯施作裝置，包括初襯施作工作面，工作面下襯有受力板，受力板內(nèi)連接有六個T型栓桿，T型栓桿的翼緣部分與受力板之間有橡膠墊，T型栓桿的另一端與裝置中心處的凸輪接觸，通過凸輪的轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)T型栓桿施加在工作面上的力，同時本發(fā)明還提供了一種模型試驗(yàn)中初襯施作的方法。本發(fā)明解決了模型試驗(yàn)中地下洞室初襯施作困難和初襯質(zhì)量難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問題，將初襯施作方法與裝置應(yīng)用于模型試驗(yàn)中，與前人的研究相比，本發(fā)明制作簡單、使用方便、能夠有效改善模型試驗(yàn)的襯砌試驗(yàn)手段，提高初襯施作質(zhì)量，使模型試驗(yàn)結(jié)果更加可靠，模型試驗(yàn)反應(yīng)的規(guī)律更具有實(shí)用性。
文檔編號E21D11/40GK102322277SQ20111020609
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者周毅, 宋曙光, 李利平, 李術(shù)才, 石少帥, 胡聰 申請人:山東大學(xué)