技術領域

本實用新型是關于淺埋暗挖隧道地層變形試驗系統領域，特別涉及淺埋暗挖隧道超前加固下的地層變形試驗系統。

背景技術

淺埋暗挖法提出了“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的18字方針，突出時空效應對防塌的重要作用，提出在軟弱圍巖必須快速施工的理念。其施工理念的目的是控制地表沉降和開挖面應力釋放。而對于軟巖和軟土，明確超前加固與地層變形和開挖面應力釋放規律的關系是保證施工安全性、經濟性的關鍵。

實際的工程中，超前加固的形式包括管棚、注漿等，但是對不同超前加固形式下，開挖面應力釋放機理和地層變形機理缺乏理論的指導，所以往往選取很高的安全系數，導致加固形式和使用量的浪費。因此有必要開展不同超前加固形式下淺埋暗挖隧道開挖面應力釋放和地層變形響應機理的模型試驗來優化加固參數。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供通過設置不同的超前加固形式，能模擬不同的卸載速度，監測地層變形和開挖面軸力的試驗系統。為解決上述技術問題，本實用新型的解決方案是：

提供淺埋暗挖隧道超前加固下的地層變形試驗系統，能利用土樣研究地層變形試驗，所述地層變形試驗系統包括模型槽內部系統、驅動系統、外部監測系統；

所述模型槽內部系統包括模型槽、隧道模型，隧道模型的主體用于布置在模型槽內，且模型槽內部的剩余空間用于分層填充土樣；

所述模型槽為頂部開口的矩形槽，且模型槽的前面板、后面板都是玻璃板，模型槽的兩個側面板和底面板是設有鋼肋加固的鋼板；模型槽的右側面板上還設有開口；

所述隧道模型為半圓環柱形模型，包括半圓環柱形襯砌、襯砌支座、管棚固定裝置、管棚、移動面板、軸力計、傳動桿、變速器，用于利用軸對稱性分析圓環柱形隧道開挖引起的地層變化；

所述半圓環柱形襯砌為半圓環柱形的結構，襯砌支座為內弧形實體支座，半圓環柱形襯砌的半圓環狀外凸面能與襯砌支座的內弧面匹配固定，且半圓環柱形襯砌利用襯砌支座安裝在模型槽內：半圓環柱形襯砌利用襯砌支座與模型槽的前面板、底面板、右面板固定，襯砌支座的底面固定在模型槽的底面板，保證半圓環柱形襯砌的半圓環狀內凹面面向模型槽的前面板；

所述管棚固定裝置為矩形小鋼塊，矩形小鋼塊上開有設有內螺紋的管棚固定孔；管棚固定裝置至少兩個，均勻分布焊接在半圓環柱形襯砌的半圓環狀外凸面的上半部分上；所述管棚為鋼條，管棚的一端設有與管棚固定孔的內螺紋匹配的外螺紋，用于利用管棚固定裝置固定安裝在半圓環柱形襯砌上；

所述移動面板為半圓形面板，移動面板的半徑小于半圓環柱形襯砌的半圓環狀內凹面的內徑，移動面板設置在半圓環柱形襯砌的半圓環狀內凹面與模型槽的前面板之間；移動面板包括前板和后板，前板和后板上分別對應設置有注漿孔，用于超前注漿加固；

移動面板、軸力計、傳動桿依次連接，傳動桿能穿過模型槽右面板上的開口，連接到設置在模型槽外部的變速器，變速器再與驅動系統連接；移動面板上設有滾輪，利用滾輪，移動面板能在傳動桿的控制下，在半圓環柱形襯砌內移動；所述軸力計用于測試移動面板的壓力，所述變速器用于控制移動面板的前進和后退速度；

所述驅動系統采用電機實現，用于為移動面板的移動提供動力；

所述外部監測系統包括數字攝影相機、LVDT位移傳感器；所述數字攝影相機分別設置在模型槽內部的上面、模型槽前面板的外部，用于記錄試驗過程中開挖面前方、上方土樣的變化情況；所述LVDT位移傳感器利用跨設在模型槽頂部且可移動的槽型鋼板，豎向布置在模型槽內部的頂面，用于觀測土樣的沉降。

作為進一步的改進，所述移動面板的邊緣粘貼有橡膠密封條，用于防止土樣進入隧道模型。

作為進一步的改進，所述移動面板在半圓環柱形襯砌內移動時，能凸出半圓環柱形襯砌的長度為0.02～0.05倍隧道直徑；隧道直徑即半圓環柱形襯砌內直徑。

作為進一步的改進，所述移動面板還包括移動面板支柱，前板和后板平行設置，且前板和后板通過移動面板支柱實現固定連接。

作為進一步的改進，所述前板的注漿孔上設置有封閉活塞，封閉活塞連接有活塞拉桿，活塞拉桿的另一端從后板對應的注漿孔伸出，通過控制活塞拉桿的移動，能實現前板注漿孔的開放和關閉。

作為進一步的改進，所述移動面板的前板和后板上的注漿孔，分別對應設置有一對。

作為進一步的改進，所述前板的厚度為0.06倍隧道直徑，后板的厚度為15mm；隧道直徑即半圓環柱形襯砌內直徑。