小結(jié)隧道壓力承受的實(shí)驗(yàn)方法

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1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1模擬方法

試驗(yàn)的幾何相似比采用1:50，試驗(yàn)箱上蓋板作成加載梁，與MTS控制的千斤頂相連，可以上、下移動并進(jìn)行控制加載；為了滿足平面應(yīng)變條件，前、后板外側(cè)采用肋板加固以提高其剛性。為了開挖及觀察方便，前面板中間設(shè)置了0.8m×0.8m的鋼化玻璃，鋼化玻璃中間開隧道斷面形狀的孔，并用2mm厚鋼板覆蓋，在邊界上通過設(shè)置雙層塑料膜以消除邊界約束效應(yīng)。

1.2相似比設(shè)計(jì)根據(jù)室內(nèi)模型試驗(yàn)的基本原理和Buckingham的π定理。

2材料的測試與選用

在隧道模型試驗(yàn)中，本試驗(yàn)襯砌采用石膏和水模擬；硬巖采用細(xì)沙模擬，初期支護(hù)的材料采用石膏來模擬；錨桿和鋼架采用鋁絲外表涂強(qiáng)力膠粘上細(xì)沙模擬，石膏的力學(xué)參數(shù)。初支采用M4，初支和二襯采用剛度等效模擬，錨桿和鋼架采用強(qiáng)度等效模擬。隧道材料力學(xué)參數(shù)。二襯預(yù)先制作，為了防止二襯材料受潮，在烤干后的二襯石膏模型表面涂抹清漆。錨桿根據(jù)強(qiáng)度等效，初支噴射混凝土、鋼架、二襯都按照剛度等效。原型的力學(xué)參數(shù)根據(jù)當(dāng)前的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算得到；模型的力學(xué)參數(shù)根據(jù)試驗(yàn)的材料計(jì)算，再根據(jù)相似比計(jì)算得到對應(yīng)于原型尺寸的力學(xué)參數(shù)，二者進(jìn)行比對，以保證其滿足相似原理的要求。可以看出：工況1的剛度最??；工況2和3的剛度相同，工況3是有鋼筋的情況，工況4的材料的彈性模量較低，強(qiáng)度也較低，雖然厚度與工況2和3的相同，但剛度比工況2和3的小，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比工況1的大。

3測點(diǎn)布置與實(shí)驗(yàn)步驟

(1)填埋好土體之后，加載200kN的豎向力，模擬500m的埋深。

(2)觀察上蓋板的位移情況，穩(wěn)定后打開開挖口的鋼板進(jìn)行開挖，在開挖過程中記錄隧道的地中位移變化情況。

(3)開挖并支護(hù)初支完成后，將預(yù)制好的二襯模型放入洞內(nèi)，并注漿使初支和二襯保持密貼。

(4)待漿液干燥后，開始增加頂板的荷載，并記錄數(shù)據(jù)。

4試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)的結(jié)果主要有襯砌的位移、內(nèi)力和襯砌受到的圍巖壓力，通過記錄這些數(shù)據(jù)，并結(jié)合試驗(yàn)過程的觀察，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

作者：馮冀蒙仇單位：西南交通大學(xué)