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原文传递管幕法顶管顶推力试验系统及试验方法

专利名称：	管幕法顶管顶推力试验系统及试验方法
摘要：	本发明公开了一种管幕法顶管顶推力试验系统及方法，所述系统包括模型箱，在模型箱一对侧壁上设置若干供顶管模型进出的出入口，PVC硬管的外侧形成有气囊，PVC硬管和气囊共同构成顶管模型，顶管模型穿过所述出入口且两端延伸到所述模型箱外，所述模型箱内填装有土体，并将所述顶管模型覆盖，所述PVC硬管上侧的土体内设置有土压力传感器，所述土压力传感器上侧的土体内设置有LVDT地表变形传感器，与所述PVC硬管相对应的一端设置有加载装置，所述加载装置用于驱动所述PVC硬管移动，并对所述PVC硬管进行监测。所述系统能够准确测试管幕法不同钢管顶进过程中土压力、土体沉降以及顶推力的变化且试验结果准确。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京建筑大学;北京市市政工程研究院
发明人：	张宇;谭磊;刘军;杨晓辉;肖闻后;申精;刘展伊;崔雯昊
专利状态：	有效
申请日期：	2023-01-29T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310086108.6
公开号：	CN117074154A
代理机构：	北京圣州专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	徐晟逸
分类号：	G01N3/02;G01N3/08;G01N3/06;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/02;G01N3/08;G01N3/06
申请人地址：	100044 北京市西城区展览馆路1号;
主权项：	1.一种管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：包括模型箱(1)，在模型箱(1)的一对侧壁上设置若干供顶管模型进出的出入口，PVC硬管(2)的外侧形成有气囊(3)，PVC硬管(2)和气囊(3)共同构成顶管模型，顶管模型穿过所述出入口且两端延伸到所述模型箱(1)外，所述模型箱(1)内填装有土体，并将所述顶管模型覆盖，所述PVC硬管(2)上侧的土体内设置有土压力传感器(7)，所述土压力传感器(7)上侧的土体内设置有LVDT地表变形传感器(9)，与所述PVC硬管(2)相对应的一端设置有加载装置(4)，所述加载装置(4)用于驱动所述PVC硬管(2)移动，并对所述PVC硬管(2)进行监测。 2.如权利要求1所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：所述加载装置(4)包括大L型铝合金板(11)，所述大L型铝合金板(11)的上侧滑动设置有小L型铝合金板(10)，所述小L型铝合金板(10)上固定有拉压力计数仪(8)，所述拉压力计数仪(8)靠近所述PVC硬管(2)的一侧与套筒(6)的一端固定连接，所述套筒(6)的另一端与加载板(5)固定连接，所述加载板(5)与所述PVC硬管(2)的端部接触，转轮(12)的一端穿过所述大L型铝合金板(11)上的竖直板后与所述小L型铝合金板(10)的竖直板接触，且所述转轮(12)与所述大L型铝合金板(11)上的竖直板螺纹连接，转动所述转轮(12)能够驱动所述小L型铝合金板(10)沿所述大L型铝合金板(11)滑动。 3.如权利要求2所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：所述加载装置(4)还包括U形支架(14)，所述拉压力计数仪(8)通过所述U形支架(14)固定到所述小L型铝合金板(10)的水平部上。 4.如权利要求2所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：所述大L型铝合金板(11)的竖直部与所述小L型铝合金板(10)的竖直部之间设置有弹簧(13)。 5.如权利要求1所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：所述模型箱(1)由亚克力板制作而成，且设有出入口的侧壁为承插式，可根据不同试验工况对该承插式侧壁进行更换。 6.如权利要求1所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：地层损失可通过PVC硬管(2)和气囊(3)进行模拟，根据地层损失率和模型相似比确定PVC硬管(2)和气囊(3)的直径后，将PVC硬管(2)内置于气囊(3)中，对气囊(3)充满气体模拟初始状态，试验过程中对气囊(3)放气模拟地层损失。 7.如权利要求1所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：所述的PVC硬管(2)和气囊(3)的长度一致，且要比出入口之间的距离长60cm～100cm。 8.如权利要求1所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：所述小L型铝合金板(10)的水平部通过滑块与大L型铝合金板(11)水平部上的滑槽相连，小L型铝合金板(10)可通过滑块在大L型铝合金板(11)上自由平移。 9.如权利要求1所述的管幕法顶管顶推力试验系统，其特征在于：所述加载板(5)为正方形，且正方形的边长大于PVC硬管(2)的直径，加载板(5)中心一侧固定有带螺纹的铝合金棒，该铝合金棒可与拉压力计数仪(8)之间采用套筒(6)相连。 10.一种管幕法顶管顶推力试验方法，所述方法使用如权利要求1-9中任意一项所述的系统，其特征在于：包括以下步骤: S1：分层在模型箱(1)内进行填土，待填到设置的出入口底部时停止填土； S2：在所述出入口内安装PVC硬管(2)和气囊(3)，并将气囊(3)充满气； S3：继续填土，填至设定高度，在填土的过程中，同时安装土压力传感器(7)和LVDT地表变形传感器(9)； S4：填土完成后，对气囊(3)进行二次充气，保证气囊(3)形状为圆形； S5：静置一段时间，待土压力传感器(7)示数稳定后，对气囊(3)进行放气，模拟顶管的地层损失； S6：记录气囊(3)放气后土压力传感器(7)和LVDT地表变形传感器(9)的示数，待示数稳定后，采用加载装置(4)通过加载板(5)对顶管模型进行均匀加载，使顶管模型缓慢匀速向前移动，并记录拉压力计数仪(8)的示数； S7：重复步骤S5和S6，对管幕法其他顶管依次进行试验，并记录不同顶管试验的传感器示数。
所属类别：	发明专利