隧道施工過(guò)程大比尺模型測(cè)試系統(tǒng)

    為了研究不同隧道開(kāi)挖方法的施工力學(xué)過(guò)程，開(kāi)發(fā)了大型三維模型試驗(yàn)系統(tǒng)。隧道施工過(guò)程中的大型模型試驗(yàn)系統(tǒng)是一種自動(dòng)液壓控制系統(tǒng)，具有壓力高、保壓時(shí)間長(zhǎng)、階躍加載穩(wěn)定等特點(diǎn)。在現(xiàn)有地質(zhì)力學(xué)相似材料的基礎(chǔ)上，可滿(mǎn)足各種地下工程三維和平面地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的要求。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)大量不同材料配比和力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)，得到了滿(mǎn)足Ⅴ類(lèi)軟巖的相似材料配比。在鐵路隧道施工過(guò)程中進(jìn)行了大型三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，真實(shí)模擬了隧道在開(kāi)挖和支護(hù)過(guò)程中的力學(xué)變化過(guò)程。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可廣泛應(yīng)用于其他地下工程的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)。研究方法、技術(shù)和成果對(duì)類(lèi)似工程研究具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

隧道施工過(guò)程大比尺模型測(cè)試系統(tǒng)每個(gè)測(cè)試模塊都符合國(guó)際巖土力學(xué)學(xué)會(huì)的要求

車(chē)身樣本尺寸：1500mm×1500mm×1500mm長(zhǎng)×寬×高）；

試驗(yàn)空間尺寸精度<0.5mm；

主機(jī)外形：≈ 3500mm×3500m×2400mm長(zhǎng)×寬×高）；

主機(jī)剛度大于10.0mn/mm，主機(jī)滿(mǎn)載變形小于0.1mm（變形采用光學(xué)測(cè)量監(jiān)測(cè)）；

試樣變形測(cè)量范圍：-19999～19999με

加載速率：0.1～1.0kn/s，加載精度：<±1.0%F.s，加載分辨率：0.05kn；

負(fù)載保持精度：<±1.0%F.S，負(fù)載保持時(shí)間≥ 72.0小時(shí)；

氣動(dòng)系統(tǒng)壓力：1.6Mpa；控制精度：0.01Mpa；

土樣垂直大壓力：0.6MPa，垂直增加荷載：1350.0kn；

垂直加載行程：0～150.0mm；

垂直加載點(diǎn)：36.0，垂直單點(diǎn)大加載能力：40.0kn；系統(tǒng)采用多點(diǎn)加載，每個(gè)加載點(diǎn)可分別加載運(yùn)動(dòng)，每個(gè)加載點(diǎn)可同步加載同步運(yùn)動(dòng)或異步運(yùn)動(dòng)；

土樣側(cè)向大壓力：0.6MPa，側(cè)向增加荷載1350.0kn/side；

側(cè)向加載行程：0～150.0mm；

橫向加載點(diǎn)：144.0，橫向單點(diǎn)大加載能力：40.0kn；系統(tǒng)采用多點(diǎn)加載，每個(gè)加載點(diǎn)可分別加載運(yùn)動(dòng)，每個(gè)加載點(diǎn)可同步加載同步運(yùn)動(dòng)或異步運(yùn)動(dòng)；

橫向運(yùn)動(dòng)與載荷同步差：＜0.2kn；

加載和卸載應(yīng)力值可編程；