一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构及其浇筑方法

本发明涉及隧道工程，具体涉及一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构及其浇筑方法。

背景技术：

1、随着我国高等级公路、铁路的迅猛发展，山岭隧道的建设规模与建设难度也空前增大。另一方面，由于岩土及隧道工程本身的复杂性，除理论分析、现场观测和数值模拟外，模型试验方法已越来越成为隧道工程相关领域研究的一种重要手段。

2、地质力学模型试验可再现深埋隧道地质灾害孕灾环境，可真实反映隧道空间与活动断裂的空间关系，能够准确模拟在地质灾害发生过程中隧道衬砌结构的破坏变形过程。

3、而现有技术中的模型采用的浇筑隧道衬砌结构的缺点主要有：同心圆柱内外圆心难以重合、衬砌厚度不均匀、拆模时容易损坏、内圆拆模困难、只能浇筑同一直径和高度的衬砌，尤其当内径较小高度较长时，现有浇筑方法脱模更为困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构及其浇筑方法，解决了现有技术中的模型采用的浇筑隧道衬砌结构的缺点主要有：同心圆柱内外圆心难以重合、衬砌厚度不均匀、拆模时容易损坏、内圆拆模困难、只能浇筑同一直径和高度的衬砌，尤其当内径较小高度较长时，现有浇筑方法脱模更为困难的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构，包括底座和插接于所述底座上的双层空心圆柱组合体结构，所述双层空心圆柱组合体结构包括液压系统杆件、液压伸缩杆、内部衬砌模具、铁丝网、扣环和外部衬砌模具，所述内部衬砌模具和所述液压系统杆件分别插接于所述底座上，所述液压系统杆件位于所述内部衬砌模具的内侧，所述液压伸缩杆与所述液压系统杆件固定连接，所述液压系统杆件、所述液压伸缩杆和所述内部衬砌模具连接拼接形成一个空心圆柱组合体，所述铁丝网通过所述扣环固定于所述空心圆柱组合体的外侧，所述外部衬砌模具插接于所述底座上，并位于所述铁丝网的外侧。

3、其中，所述拼装式隧道围岩模型衬砌结构还包括固定带，所述固定带套设于所述外部衬砌模具的外侧。

4、其中，所述底座具有固定插孔，所述固定插孔与所述液压系统杆件相配合；所述底座还具有下固定插槽，所述下固定插槽与所述外部衬砌模具相配合。

5、其中，所述拼装式隧道围岩模型衬砌结构还包括顶座，所述顶座插设于所述双层空心圆柱组合体结构的上方；所述顶座具有上固定插槽，所述上固定插槽与所述外部衬砌模具相配合；所述顶座还具有灌注槽孔，所述灌注槽孔位于所述顶座的顶部，并将所述顶座贯穿。

6、一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构的浇筑方法，包括如下步骤，

7、根据实际隧道衬砌结构的直径与模型试验相似比确定出模型衬砌结构的直径、长度和厚度；

8、将液压系统杆件、液压伸缩杆和内部衬砌模具连接拼接成一个空心圆柱组合体；

9、在所述空心圆柱组合体的外侧通过扣环安装由铁丝网制作成的空心圆柱网状结构；

10、安装完成后将上述组合体结构插接至底座上，同时将外部衬砌模具插接至所述底座上形成双层空心圆柱组合体结构；

11、使用固定带将所述双层空心圆柱组合体结构固定成一个整体；

12、固定完成后将顶座安装至所述双层空心圆柱组合体结构上方；

13、所述顶座安装完成后将配置好的衬砌浆液沿着所述顶座上灌注浆液预留的灌注槽孔灌入；

14、浇注完成后，对浇注好的衬砌结构进行静置养护，待到衬砌结构完全硬化后便可以进行相应的模型试验。

15、其中，将液压系统杆件、液压伸缩杆和内部衬砌模具连接拼接成一个空心圆柱组合体，包括：

16、首先将所述液压系统杆件和所述液压伸缩杆连接，并根据衬砌结构的长度，在长度方向上设定等分液压伸缩杆平面；

17、采用螺栓和螺母将不同长度的所述内部衬砌模具节段连接起来，并将拼接好的模具与所述液压系统杆件和所述液压伸缩杆拼接成一个所述空心圆柱组合体。

18、其中，在所述空心圆柱组合体的外侧通过扣环安装由铁丝网制作成的空心圆柱网状结构，包括：

19、按照实际配筋率和相似比确定出模型衬砌结构的铁丝网，并将铁丝网制作成所述空心圆柱网状结构。

20、其中，安装完成后将上述组合体结构插接至底座上，同时将外部衬砌模具插接至所述底座上形成双层空心圆柱组合体结构，包括：

21、在对所述外部衬砌模具进行安装时，该模具距离所述铁丝网的距离为衬砌厚度的一半。

22、其中，所述顶座安装完成后将配置好的衬砌浆液沿着所述顶座上灌注浆液预留的灌注槽孔灌入，包括：

23、浆液在灌入时，需要分次以及不停地振捣，保证浆液密实结合。

24、本发明的一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构及其浇筑方法，在所述底座和所述顶座都预制了中心液压杆固定槽以及安装内外部衬砌模具的槽，先在所述底座上安装所有零件后，再对所述顶座进行安装，这样就保证了圆心一致和厚度均匀问题；同时，由于内外部衬砌模具都具有一定厚度，不会在安装过程中或者浇筑过程中发生变形，其次，通过将内外部衬砌模具等分三份，并在模具上涂抹润滑油，在拆模依次拆除模具，最后，通过换内外部衬砌模具的槽的位置，来改变浇筑衬砌的直径，而通过所述液压系统杆件和所述液压伸缩杆配合，可以实现浇筑不同高度的衬砌，克服了现有技术中同心圆柱内外圆心难以重合、衬砌厚度不均匀、拆模时容易损坏、内圆拆模困难、只能浇筑同一直径和高度的衬砌的缺点，使得制作的衬砌结构更加符合实际和试验要求，进而可以更好地揭示隧道在复杂地质环境中的破坏模型和变形演化机理。

技术特征：

1.一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构，其特征在于，包括底座和插接于所述底座上的双层空心圆柱组合体结构，所述双层空心圆柱组合体结构包括液压系统杆件、液压伸缩杆、内部衬砌模具、铁丝网、扣环和外部衬砌模具，所述内部衬砌模具和所述液压系统杆件分别插接于所述底座上，所述液压系统杆件位于所述内部衬砌模具的内侧，所述液压伸缩杆与所述液压系统杆件固定连接，所述液压系统杆件、所述液压伸缩杆和所述内部衬砌模具连接拼接形成一个空心圆柱组合体，所述铁丝网通过所述扣环固定于所述空心圆柱组合体的外侧，所述外部衬砌模具插接于所述底座上，并位于所述铁丝网的外侧。

2.如权利要求1所述的拼装式隧道围岩模型衬砌结构，其特征在于，

3.如权利要求1所述的拼装式隧道围岩模型衬砌结构，其特征在于，

4.如权利要求1所述的拼装式隧道围岩模型衬砌结构，其特征在于，

5.一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构的浇筑方法，应用于如权利要求1至权利要4任意一项的所述拼装式隧道围岩模型衬砌结构，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的拼装式隧道围岩模型衬砌结构的浇筑方法，其特征在于，将液压系统杆件、液压伸缩杆和内部衬砌模具连接拼接成一个空心圆柱组合体，包括：

7.如权利要求5所述的拼装式隧道围岩模型衬砌结构的浇筑方法，其特征在于，在所述空心圆柱组合体的外侧通过扣环安装由铁丝网制作成的空心圆柱网状结构，包括：

8.如权利要求5所述的拼装式隧道围岩模型衬砌结构的浇筑方法，其特征在于，安装完成后将上述组合体结构插接至底座上，同时将外部衬砌模具插接至所述底座上形成双层空心圆柱组合体结构，包括：

9.如权利要求5所述的拼装式隧道围岩模型衬砌结构的浇筑方法，其特征在于，所述顶座安装完成后将配置好的衬砌浆液沿着所述顶座上灌注浆液预留的灌注槽孔灌入，包括：

技术总结
本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种拼装式隧道围岩模型衬砌结构及其浇筑方法，包括底座和插接于底座上的双层空心圆柱组合体结构，双层空心圆柱组合体结构包括液压系统杆件、液压伸缩杆、内部衬砌模具、铁丝网、扣环和外部衬砌模具；先在底座上安装所有零件后，再对顶座进行安装，这样就保证了圆心一致和厚度均匀问题；同时，由于内外部衬砌模具都具有一定厚度，不会在安装过程中或者浇筑过程中发生变形，其次，通过将内外部衬砌模具等分三份，并在模具上涂抹润滑油，在拆模依次拆除模具，最后，通过换内外部衬砌模具的槽的位置，来改变浇筑衬砌的直径，而通过液压系统杆件和液压伸缩杆配合，可以实现浇筑不同高度的衬砌。

技术研发人员：张树光,刘文博,黄翔,欧文武,张研,戴成元
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15