本發(fā)明屬于隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

目前，盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)大多數(shù)是由預(yù)制鋼筋混凝土管片和螺栓拼裝而成的，由于隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的原因，盾構(gòu)隧道襯砌存在接縫，盾構(gòu)隧道接縫分為縱向接縫和環(huán)向接縫，在不良地質(zhì)條件、周邊工程活動(dòng)等因素作用下盾構(gòu)隧道接縫有可能會(huì)出現(xiàn)張開變形及錯(cuò)位變形。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)情況下水是通過(guò)縱縫和環(huán)縫向隧道內(nèi)滲漏，除縱縫和環(huán)縫滲水之外，螺栓孔也存在漏水現(xiàn)象。滲漏水會(huì)對(duì)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)和地鐵運(yùn)營(yíng)安全造成威脅。目前盾構(gòu)隧道抗?jié)B性能試驗(yàn)裝置主要測(cè)試接縫處彈性密封墊、嵌縫、螺栓孔、手孔封堵材料的極限抗?jié)B能力，尚無(wú)測(cè)量一環(huán)或者多環(huán)管片滲水量的裝置，所以亟待研制一種試驗(yàn)裝置定量測(cè)量一環(huán)及多環(huán)管片的滲水量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是提供一種模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗(yàn)裝置，通過(guò)該試驗(yàn)裝置能測(cè)量盾構(gòu)隧道在模擬水、土荷載作用下管環(huán)的滲水量和管片張開量，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中試驗(yàn)裝置模擬試驗(yàn)不符合實(shí)際的問(wèn)題。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下的試驗(yàn)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗(yàn)方法，用于由相鄰管片1密封連接構(gòu)成的管環(huán)的抗?jié)B性能試驗(yàn)，所采用的試驗(yàn)裝置包括水壓加載系統(tǒng)、多個(gè)液壓千斤頂4和水囊2，水囊2固定在管環(huán)的外部，根據(jù)管環(huán)的各條接縫位置在水囊的內(nèi)層開設(shè)多排孔11；水囊2被劃分成多個(gè)子水囊，相鄰子水囊之間留有足夠的間隙，用以放置土壓承壓板17，水壓加載系統(tǒng)包括水箱6、加壓泵7和帶有刻度尺的壓力水罐8，壓力水罐8通過(guò)不同的水管10與水囊2的各個(gè)子水囊連接；試驗(yàn)方法包括下列步驟：

1)將水囊2套裝在管環(huán)上，使得水囊內(nèi)層的每排孔11各正對(duì)管環(huán)的一條接縫；

2)將土壓承壓板17置于相鄰子水囊之間的間隙，將水壓承壓板3置于子水囊上，并在各個(gè)承壓板上布置液壓千斤頂4；

3)水壓加載系統(tǒng)通過(guò)不同的水管10向水囊2的各個(gè)子水囊注水，當(dāng)帶刻度尺的壓力水罐充有一定深度的水時(shí)停止注水，記錄此時(shí)的刻度值，作為初始讀數(shù)；

4)控制液壓千斤頂4對(duì)水囊加壓以模擬實(shí)際盾構(gòu)隧道所受到的水、土荷載，當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏水時(shí)維持荷載一段時(shí)間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值，即可得知滲水量；

5)利用激光位移傳感器可以測(cè)量管片接縫的張開量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：本發(fā)明用上、下、左、右四個(gè)千斤頂模擬盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)受到上、下、左、右四個(gè)方向的土荷載，用其余的千斤頂模擬盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)所受的徑向的水荷載。水、土荷載加載量可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，從而可以測(cè)試任意的水、土荷載組合對(duì)盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的影響。本試驗(yàn)系統(tǒng)能夠測(cè)量模擬盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)在實(shí)際受力情況下的管片的張開量，配合水壓加載系統(tǒng)能夠測(cè)量盾構(gòu)隧道管環(huán)在不同工況下的滲水量，得到滲水量和管片張開量、水壓與管片張開量的關(guān)系，從而為隧道工程抗?jié)B設(shè)計(jì)提供定量參考依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是水囊(充滿水)的俯視圖；

圖3是圖2的1-1剖視圖；

圖4是圖3中A處的局部放大圖；

圖5是管片縱縫連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-鋼筋混凝土管片、2-水囊、3-水壓承壓板、4-液壓千斤頂、5-千斤頂固定梁、6-水箱、7-加壓泵、8-壓力水罐、9-閥門、10-水管、11-方孔、12-彈性密封墊、13-直螺栓、14-螺栓密封墊、15-手孔、16-注水通道、17-土壓承壓板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1所示，模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗(yàn)裝置測(cè)試一環(huán)管片，每環(huán)管片有6塊管片組成。鋼筋混凝土管片1的接縫處有相對(duì)應(yīng)的框形溝槽,該框形溝槽呈封閉形狀,且內(nèi)部填充有彈性密封墊12。鋼筋混凝土管片1設(shè)有手孔15，手孔15中填有封堵材料。鋼筋混凝土管片1還設(shè)有螺栓孔，通過(guò)連接螺栓固定連接，連接螺栓為直螺栓13，直螺栓13底部設(shè)有螺栓密封墊14。在實(shí)驗(yàn)時(shí)把水囊2套在鋼筋混凝土管片1上，在水囊2與鋼筋混凝土管片1接縫處設(shè)有一串具有一定間隔的方孔11，并在水囊2和鋼筋混凝土管片1接觸邊緣涂上防水膠。水囊注水通道16與水壓加載系統(tǒng)相連。水壓加載系統(tǒng)由水箱6、加壓泵7、壓力水罐8以及閥門9組成。壓力水罐8通過(guò)水管10與水囊2連接，每一個(gè)與水囊2連接的水管10都設(shè)有一個(gè)閥門9。水囊2被劃分成多個(gè)子水囊，相鄰子水囊之間留有足夠的間隙，用以放置土壓承壓板17。在水囊2外圈有8片水壓承壓板3和4片土壓承壓板17，承壓板與水囊2接觸面設(shè)有橡膠板。將土壓承壓板17置于相鄰子水囊之間的間隙，將水壓承壓板3置于子水囊上，在每塊承壓板外圈都設(shè)有一個(gè)液壓千斤頂4，本實(shí)例共采用12個(gè)液壓千斤頂4，承壓板和液壓千斤頂4固定連接。液壓千斤頂4固定在千斤頂固定梁5上，采用厚鋼板的基座為正方形，千斤頂固定梁5固定在基座上。

本實(shí)施例的模擬水、土荷載作用的盾構(gòu)隧道管環(huán)抗?jié)B性能試驗(yàn)裝置在使用過(guò)程中需要與激光位移傳感、液壓千斤頂控制系統(tǒng)等設(shè)備配合使用。

下面對(duì)本實(shí)例所涉及的試驗(yàn)流程進(jìn)行說(shuō)明：

1、首先將千斤頂固定梁5固定到基座的預(yù)定位置，接下來(lái)把與承壓板固定好的液壓千斤頂4固定到千斤頂固定梁5上。

2、將預(yù)先裝配好的一環(huán)鋼筋混凝土管片1吊裝到基座的預(yù)定位置。

3、將水囊套裝到管環(huán)預(yù)定位置，此時(shí)水囊內(nèi)部方孔中央正對(duì)準(zhǔn)鋼筋混凝土管片1接縫。通過(guò)水壓加載系統(tǒng)向水囊注水，通過(guò)控制與注水通道16相連水管10上的閥門9依次向水囊2的四個(gè)子水囊注水，注水完成后打開所有與注水通道16相連水管10上的閥門9，當(dāng)帶刻度尺的壓力水罐充滿水時(shí)，記錄此時(shí)的刻度值，作為初始讀數(shù)，關(guān)閉與加壓泵7相連水管上的閥門。

4、使用控制系統(tǒng)控制液壓千斤頂4對(duì)水囊加壓以模擬實(shí)際盾構(gòu)隧道所受到的水、土荷載，當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏水時(shí)維持荷載一段時(shí)間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值，即可得知滲水量；利用激光位移傳感器可以測(cè)量鋼筋混凝土管片1接縫的張開量。通過(guò)對(duì)管環(huán)施加不同水、土荷載組合可以測(cè)得對(duì)應(yīng)的滲水量和接縫張開量，從而得到滲水量和鋼筋混凝土管片1張開量、水壓與鋼筋混凝土管片1張開量的關(guān)系。