適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及隧道技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測 試的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是隧道大國，正向隧道強國邁進，國家每年投入大量的人財物資源支持交通 事業(yè)的發(fā)展，其中隧道建設是重要環(huán)節(jié)，許多問題需要進行有效的科學研宄，作為一種非常 有效的研宄手段，室內(nèi)模型試驗因其能夠很好的對實際工程進行模擬、易于控制、可重復性 強等優(yōu)點，目前國內(nèi)外應用越來越被廣泛。
[0003] 隧道圍巖是指在隧道開挖后，在隧道周邊一定距離內(nèi)，受影響和擾動范圍內(nèi)的巖 體。隧道圍巖分層沉降是指隧道開挖后，上覆地層會發(fā)生一定的沉陷，不同深度的地層沉陷 程度不一樣，于是產(chǎn)生分層沉降的現(xiàn)象。
[0004] 在隧道工程中，圍巖的分層沉降一直都是研宄的熱點問題，但目前沒有很好的設 備對其進行測試。目前，現(xiàn)有技術(shù)中的一種圍巖分層沉降測試儀器主要利用磁感應原理，將 一根長管垂直插入地層中，長管內(nèi)布設有磁環(huán)，然后用磁感傳感器定位磁環(huán)位置，從而得到 地層分層沉降。
[0005] 上述現(xiàn)有技術(shù)中的圍巖分層沉降測試儀器的缺點為：這種裝置在模型試驗中無法 使用，主要原因包括：
[0006] 1、磁環(huán)和磁感應傳感器測試精度不夠，因為磁感應測試的是一個范圍，在尺寸較 大的實際工程中誤差相對較小，而室內(nèi)模型試驗往往尺寸縮小幾十倍，這類磁感應測試手 段無法保證測試精度。
[0007] 2、磁鐵之間因磁性存在會相應影響，在較小的模型試驗中，不同位置的磁鐵會比 較接近，從而相互影響，導致無法獲得正確數(shù)據(jù)。
[0008] 3、現(xiàn)有測試手段無法做到實時全程監(jiān)控，只能從按一定順序?qū)y點進行逐個測 量，難以滿足實驗需求。且實驗過程中加載設備的存在，導致模擬地表被加載設備覆蓋，無 法進行測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的實施例提供了一種適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置和 方法，以實現(xiàn)基于模擬實驗對隧道圍巖分層沉降進行有效的測試。
[0010] 一種適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置，包括：電阻線圈、設置在電 阻線圈上的測點和電阻讀數(shù)儀，從測點上引出的導線和從電阻線圈的頂端引出的導線分別 連接到所述電阻讀數(shù)儀上。
[0011] 多個測點平行設置在所述電阻線圈上。
[0012] 所述的電阻線圈從上到下垂直設置。
[0013] 所述的電阻線圈為圓柱形。
[0014] 所述的測點為塑膠圓盤。
[0015] 所述的塑膠圓盤的四個方向固定有電刷，該電刷與所述電阻線圈保持接觸。
[0016] 所述的四個電刷用環(huán)形導體連接在一起，環(huán)形導體上設有接線柱，從所述接線柱 引出一根導線，該導線連接到電阻讀數(shù)儀。
[0017] -種適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的方法，包括：
[0018] 選取線圈總電阻為R，有效線圈總長度為L，第i個測點初始時候距線圈頂端長度 為Li，在電阻讀數(shù)儀上測量到第i個測點對應的電阻R i,該電阻氏表示從第i個測點到線 圈頂端之間的部分線圈的電阻；
[0019] 在所述電阻線圈在隧道圍巖分層中沉降后，在電阻讀數(shù)儀上測量到第i個測點對 應的電阻為R/ ;
[0020] 得到所述第i個測點的沉降量為：
【主權(quán)項】
1. 一種適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置，其特征在于，包括：電阻線 圈、設置在電阻線圈上的測點和電阻讀數(shù)儀，從測點上引出的導線和從電阻線圈的頂端引 出的導線分別連接到所述電阻讀數(shù)儀上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置，其特征在 于，多個測點平行設置在所述電阻線圈上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置，其特征在 于，所述的電阻線圈從上到下垂直設置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置，其特征在 于，所述的電阻線圈為圓柱形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝 置，其特征在于，所述的測點為塑膠圓盤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置，其特征在 于，所述的塑膠圓盤的四個方向固定有電刷，該電刷與所述電阻線圈保持接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置，其特征在 于，所述的四個電刷用環(huán)形導體連接在一起，環(huán)形導體上設有接線柱，從所述接線柱引出一 根導線，該導線連接到電阻讀數(shù)儀。
8. -種適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的方法，適用于權(quán)利要求1至7任一 項所述的裝置，其特征在于，包括： 選取線圈總電阻為R，有效線圈總長度為L，第i個測點初始時候距線圈頂端長度為Li, 在電阻讀數(shù)儀上測量到第i個測點對應的電阻Ri,該電阻氏表示從第i個測點到線圈頂端 之間的部分線圈的電阻； 在所述電阻線圈在隧道圍巖分層中沉降后，在電阻讀數(shù)儀上測量到第i個測點對應的 電阻為W i; 徨剎所彳術(shù)笛i個涮占的沉隆蜃為.
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的方法，其特征在 于，對電子線圈上的每個測點分別進行沉降測量，測量出每個測點的沉降量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的方法，其特 征在于，在隧道圍巖分層中橫向布設多個所述隧道圍巖分層沉降測試的裝置，測量出每個 裝置上的每個測點的沉降量。
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種適用于模擬實驗的隧道圍巖分層沉降測試的裝置和方法。該裝置包括：電阻線圈、設置在電阻線圈上的測點和電阻讀數(shù)儀，從測點上引出的導線和從電阻線圈的頂端引出的導線分別連接到所述電阻讀數(shù)儀上，測點為塑膠圓盤，塑膠圓盤的四個方向固定有電刷，該電刷與所述電阻線圈保持接觸。塑膠圓盤中的環(huán)形導體上設有接線柱，從接線柱引出一根導線，該導線連接到電阻讀數(shù)儀。本發(fā)明實施例的裝置能很好地滿足隧道圍巖分層沉降的室內(nèi)模型試驗的需求，通過對測點所處位置線圈電阻的測定，就能方便的得到測點位置變化量，進而得到測點沉降值。測點之間是相互獨立的，合理避免了傳統(tǒng)測試儀器中磁環(huán)之間在相距較近時的相互影響。
【IPC分類】G01C5-00
【公開號】CN104634317
【申請?zhí)枴緾N201510051540
【發(fā)明人】房倩, 陳立平, 張頂立, 應國剛, 宋浩然, 董飛, 于富才, 臺啟民, 孫毅, 孟猛, 王劍晨, 李倩倩
【申請人】北京交通大學, 中國鐵路總公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月30日