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申请/专利权人：深圳市市政设计研究院有限公司

摘要：本发明提供一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，该试验设备包括模拟箱、模板以及至少两个隧道模型；模拟箱的正面上有部分区域镂空，模板可拆卸地固定在模拟箱的正面上，且模板覆盖模拟箱的镂空区域；模板上设置有至少两个开孔，隧道模型通过开孔穿入所述模拟箱中，且隧道模型固定在模板上。本发明能够根据多洞相对角度及净距变化影响的研究目的快速模拟所需工况，实现模拟不同的工况。

主权项：1.一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，包括模拟箱、模板以及至少两个隧道模型；所述模拟箱的正面上有部分区域镂空，所述模板可拆卸地固定在所述模拟箱的正面上，且所述模板覆盖所述模拟箱的镂空区域；所述模板上设置有至少两个开孔，所述隧道模型通过所述开孔穿入所述模拟箱中，且所述隧道模型固定在所述模板上；所述模拟箱通过钢板焊接而成，且所述模拟箱上固定有钢板形成的加劲肋；所述加劲肋固定于所述模拟箱的正面外部和与所述模拟箱的正面相对的背面外部；所述加劲肋为第一方向上多个相互平行且间距均相等的钢板，与第二方向上多个相互平行且间距均相等的钢板之间焊接形成的网格状结构，其中，第一方向与第二方向相互垂直；固定在所述模拟箱正面上的加劲肋包含有一个正方形大网格以及围绕在所述大网格四周的多个相同的小网格，所述大网格可等分为至少4个所述小网格；所述镂空区域在固定于所述模拟箱正面上的加劲肋上的投影，覆盖所述大网格以及围绕所述大网格至少一圈的所述小网格；所述隧道模型均为PVC管或者均为石膏管，且所述隧道模型之间的管道直径满足相似比要求。

全文数据：一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备技术领域[0001]本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备。背景技术[0002]目前，随着盾构技术的广泛应用，重叠盾构隧道施工是其中一种常见的情况。重叠盾构隧道设计和施工情况复杂，两隧道间角度和净距的改变将导致其相互影响程度的变化。在不同的施工情况下，两隧道间角度和净距变化范围大，其相互影响程度也随着产生变化，研宄双洞平行隧道间相对角度及净距变化的影响对指导隧道施工具体重要的作用。[0003]关于重叠盾构隧道间相互影响的研宄，目前集中在三个方面:一是采用理论解析推导和数值模拟分析的手段研宄隧道开挖对已建成隧道的影响，具体表现在利用有限元软件进行数值分析研究;二是利用室内相似模型试验和离心模型试验;三是采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合手段，研宄双线或多线叠加盾构隧道施工时隧道彼此间的影响。目前对重叠盾构隧道施工的研宄多限于相对位置固定时，一隧道开挖对另一隧道的影响，而因相对位置改变导致的影响还缺乏系统的研究工具。发明内容[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，能够根据多洞相对角度及净距变化影响的研究目的快速模拟所需工况，实现模拟不同的工况。[0005]本发明提供的一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，包括模拟箱、模板以及至少两个隧道模型；[0006]所述模拟箱的正面上有部分区域镂空，所述模板可拆卸地固定在所述模拟箱的正面上，且所述模板覆盖所述模拟箱的镂空区域；[0007]所述模板上设置有至少两个开孔，所述隧道模型通过所述开孔穿入所述模拟箱中，且所述隧道模型固定在所述模板上。[0008]优选地，所述模拟箱内填充有土体，且土体将所述至少两个隧道模型外部填实，使得所述至少两个隧道模型达到设定埋深。[0009]优选地，所述模拟箱的内净空为立方体结构，所述模拟箱的内净空的长度不小于1600mm，宽度不小于500mm，高度不小于1600mm，且所述模拟箱的箱壁厚度范围为5〜10mm。[0010]优选地，所述模拟箱通过钢板焊接而成，且所述模拟箱上固定有钢板形成的加劲肋;所述加劲肋固定于所述模拟箱的正面外部和与所述模拟箱的正面相对的背面外部。[0011]优选地，所述加劲肋为第一方向上多个相互平行且间距均相等的钢板，与第二方向上多个相互平行且间距均相等的钢板之间焊接形成的网格状结构，其中，第一方向与第二方向相互垂直。[0012]优选地，形成所述加劲肋的钢板厚度范围为5〜lOmra;[0013]并且，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。[00M]优选地，第一方向上的两个相邻钢板之间的间距不超过2〇〇mm，第二方向上的两个相邻钢板之间的间距不超过200mm。[0015]优选地，固定在所述模拟箱正面上的加劲肋包含有一个正方形大网格以及围绕在所述大网格四周的多个相同的小网格，所述大网格可等分为至少4个所述小网格；[0016]所述镂空区域在固定于所述模拟箱正面上的加劲肋上的投影，覆盖所述大网格以及围绕所述大网格至少一圈的所述小网格。[0017]优选地，所述模板为木质模板，所述木质模板为三合板，所述模板的厚度范围为[0018]优选地，所述隧道模型均为PVC管或者均为石膏管，且所述隧道模型之间的管道直径满足相似比要求。[0019]实施本发明，具有如下有益效果:本发明采用的可拆卸的模板易于实现模拟不同的工况，并且直接在模板上根据相对角度和净距设置开孔，再通过开孔固定隧道模型，就可以进行模拟多洞隧道相互影响的试验，因此试验准备速度快、工况模拟准确;因为试验设备尺寸不算太大，材料价格都不高，不需要现场挖隧道进行试验，因此还具有数据采集方便以及成本低等优点。附图说明[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0021]图1是本发明提供的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备的主视结构示意图。[0022]图2是本发明提供的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备的模板与隧道模型关系不意图。[0023]图3是本发明提供的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备的轴测图。具体实施方式[0024]本发明提供一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，用于系统研宄多洞（至少双洞及以上，例如双洞或三洞相对角度及净距变化的影响，该试验设备包括模拟箱、模板以及至少两个隧道模型。[0025]如图1所示，模拟箱11的正面上有部分区域镂空（图1中的阴影部分），模板12可拆卸地固定在模拟箱11的正面上，且模板12覆盖模拟箱11的镂空区域112,即模板12在模拟箱11正面上的投影覆盖镂空区域112。模拟箱11的正面指的是从主视图方向所看到的一面。[0026]模板12图1粗线框内）上设置有至少两个开孔，如图2所示，隧道模型通过开孔穿入模拟箱11中，且隧道模型固定在模板12上。其中，根据多洞平行隧道间的相对角度和净距变化的影响的研宄目的来设定开孔，开孔之间的相对角度和距离为多洞平行隧道间的相对角度和净距。[0027]在一实施例中，继续参照图1，模板12上设置有两个开孔121、122,该两个开孔121、122之间的相对角度和距离，为双洞平行隧道间的相对角度和净距。当然，模板12上设置有三个及以上的开孔，每个开孔对应固定有隧道模型。[0028]进一步地，模拟箱11内填充有土体，且土体将所有的隧道模型外部填实，使得隧道模型达到设定埋深。[0029]进一步地，模拟箱11的内净空为立方体结构，模拟箱11的内净空的长度不小于160bim，宽度不小于500mm，高度不小于1600mm，且模拟箱11的箱壁厚度范围为5〜10mm。模拟箱11的内净空尺寸满足该要求时，可以减少边界效应的影响。[0030]进一步地，模拟箱11通过钢板焊接而成，且模拟箱11上固定有钢板形成的加劲肋111，具体而言，通过六块钢板焊接为立方体结构。在模拟箱11上固定钢板形成的加劲肋111，可以提尚模拟箱的刚度。[0031]进一步地，加劲肋111固定于模拟箱11的正面外部和与模拟箱11的正面相对的背面外部。[0032]进一步地，加劲肋111为第一方向上多个相互平行且彼此之间的间距均相等的钢板，与第二方向上多个相互平行且彼此之间的间距均相等的钢板之间焊接形成的网格状结构，其中，第一方向与第二方向相互垂直。需要说明的是，多个相互平行且彼此之间的间距均相等的钢板，即在多个钢板之间，相邻钢板之间的间距为相同值。[0033]进一步地，形成加劲肋111的钢板厚度范围为5〜10mm;并且，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。[0034]进一步地，第一方向上的两个相邻钢板之间的间距不超过200mra，第二方向上的两个相邻钢板之间的间距不超过200mm。[OO35]进一步地，固定在模拟箱11正面上的加劲肋111包含有一个正方形大网格113以及围绕在大网格113四周的多个相同的小网格，大网格113可等分为至少4个小网格。[0036]优选地，镂空区域112为正方形。镂空区域112在固定于模拟箱11正面上的加劲肋111上的投影，覆盖大网格II3以及围绕大网格113至少一圈的小网格。需要说明的是，这里，在两种不同大小的网格中，面积较大的为大网格，面积较小的为小网格;即大网格指的是其相对于小网格而言，面积较大;小网格指的是其相对于大网格而言，面积较小。围绕大网格113至少一圈的小网格，即大网格113四周围绕至少一圈小网格，也即是大网格113的每一边至少有一层小网格。[0037]在一实施例中，模拟箱11的内净空为立方体结构，内净空的长度为i6〇〇mm，宽度为500mm，尚度为l6〇Omm时，水平方向上的两个相邻钢板之间的间距为，竖直方向上的两个相邻钢板之间的间距为200mm。模拟箱11正面中心处有边长为800mm的正方形镂空区域II2。水平方向上的钢板长度与模拟箱丨丨正面的长度相等，竖直方向上的钢板长度与模拟箱11正面的宽度相等，将水平方向上的钢板与竖直方向上的钢板进行焊接形成加劲肋m，加劲肋111的中心处与模拟箱11正面镂空区域112的中心处正对，将加劲肋111中间2X2网格范围内的加劲肋111去除，形成正方形的大网格113，便于将隧道模型131、132固定在模板12上的过孔内。[0038]进一步地，模板12为木质模板12,木质模板12为三合板，模板12的厚度范围为lOram〜15mm。[0039]进一步地，隧道模型131、132均为PVCPolyvinylchloride，聚氯乙烯管或者均为石脅官，且隧道模型131、132之间的管道直径满足相似比要求。[0M0]参照图1、图2所示，在本发明提供的另一实施例中，试验设备包括:模拟箱11、木质的模板12图1粗线框内）以及由模板固定的隧道模型131、132,模拟箱11四周采用钢板形成加劲肋111，模拟箱11正面有部分箱体镂空（图1阴影部分），并在镂空区域U2的中心去除加劲肋111，用于放置模板12和进行试验操作。模板12根据工况和研宄内容需要确定角度和净距，并根据隧道模型131、132尺寸进行开孔121、122后，置于镂空区域112,并使两隧道模型131、132中进行数据收集的隧道模型131、132所对应的开孔121、122位于去除加劲肋111的范围中，便于连接测试仪器如静态应变检测仪、位移计等，并收集应变和位移数据。使两隧道模型131、132中进行开挖等试验操作的隧道模型13U132所对应的开孔121、122位于加劲肋111所形成的正方形空格中，便于进行开挖操作等。隧道模型131、132中，将进行数据收集的隧道模型131、132以及进行开挖等试验操作的隧道模型131、132分别嵌入不同的开孔121、122中固定。[0041]参照图1、图2和图3所示，试验设备在具体实施时，需要做如下准备工作，主要包括模拟箱11的制造，模板12的开孔12U122位置的确定以及隧道模型13U132内应变片等测试工具的安装。试验步骤具体包括:安放模板12置于镂空区域112并填土至进行数据收集的隧道模型131、132底部高度处;放置隧道模型131、132,继续填土至进行开挖等试验操作的隧道模型131、132底部高度处；向隧道模型131、132内装填土后将其放置于设计高度处;对隧道模型13U132上部土体进行逐层填实，至试验所需埋深;在隧道模型13K132内安装测试仪器并连接测试系统;进行隧道模型131、132开挖等操作，并记录各项数据。在需要研宄角度变化后多洞隧道相互影响时，可根据需要在模板12开孔后，替换模板12并重复上述步骤即可。[0042]实施本发明提供的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，由于能够根据多洞相对角度及净距变化的影响的研究目的快速模拟所需工况，采用的可拆卸的模板12易于实现模拟不同的工况，并且直接在模板12上根据相对角度和净距设置开孔，再通过开孔固定隧道模型，就可以进行模拟多洞隧道相互影响的试验，因此试验准备速度快、工况模拟准确；因为试验设备尺寸不算太大，材料价格都不高，不需要现场挖隧道进行试验，因此还具有数据采集方便以及成本低等优点。[0043]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若千简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

权利要求：1.一种用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，包括模拟箱、模板以及至少两个隧道模型；所述模拟箱的正面上有部分区域镂空，所述模板可拆卸地固定在所述模拟箱的正面上，且所述模板覆盖所述模拟箱的镂空区域；所述模板上设置有至少两个开孔，所述隧道模型通过所述开孔穿入所述模拟箱中，且所述隧道模型固定在所述模板上。2.根据权利要求1所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，所述模拟箱内填充有土体，且土体将所述至少两个隧道模型外部填实，使得所述至少两个隧道模型达到设定埋深。3.根据权利要求1所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，所述模拟箱的内净空为立方体结构，所述模拟箱的内净空的长度不小于1600mm，宽度不小于500mm，高度不小于1600mm，且所述模拟箱的箱壁厚度范围为5〜10mm。4.根据权利要求1所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，所述模拟箱通过钢板焊接而成，且所述模拟箱上固定有钢板形成的加劲肋;所述加劲肋固定于所述模拟箱的正面外部和与所述模拟箱的正面相对的背面外部。5.根据权利要求4所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，所述加劲肋为第一方向上多个相互平行且间距均相等的钢板，与第二方向上多个相互平行且间距均相等的钢板之间焊接形成的网格状结构，其中，第一方向与第二方向相互垂直。6.根据权利要求5所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，形成所述加劲肋的钢板厚度范围为5〜10mm;并且，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。7.根据权利要求5所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，第一方向上的两个相邻钢板之间的间距不超过200mm，第二方向上的两个相邻钢板之间的间距不超过200mm。8.根据权利要求5所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，固定在所述模拟箱正面上的加劲肋包含有一个正方形大网格以及围绕在所述大网格四周的多个相同的小网格，所述大网格可等分为至少4个所述小网格；所述镂空区域在固定于所述模拟箱正面上的加劲肋上的投影，覆盖所述大网格以及围绕所述大网格至少一圈的所述小网格。9.根据权利要求1所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，所述模板为木质模板，所述木质模板为三合板，所述模板的厚度范围为10mm〜15mm。10.根据权利要求1所述的用于模拟多洞隧道相互影响的试验设备，其特征在于，所述隧道模型均为PVC管或者均为石膏管，且所述隧道模型之间的管道直径满足相似比要求。

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