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申请/专利权人：中国科学院武汉岩土力学研究所

摘要：全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置及方法，涉及力学测试领域。全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置包括保持架、沿保持架周向交替布置的弧形外管片和弧形内管片、传动盘、传动装置及驱动传动盘旋转的驱动装置，传动装置连接传动盘、外管片和内管片，外管片和内管片外壁分别设有至少一个第一压力传感器，外管片和内管片沿周向的端面分别设有至少一个第二压力传感器；传动盘旋转时使传动装置带动外管片和内管片扩张形成环形的支撑管片或收缩至内管片位于外管片内侧。全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置及方法能快速模拟微型全断面隧道掘进机开挖后管片支护隧道时围岩对管片的压力情况，成本低且模拟相似性好。

主权项：1.一种全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟方法，其特征在于，其是使用全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置进行，全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置包括保持架、沿所述保持架周向交替布置的多个弧形的外管片和多个弧形的内管片、传动盘、传动装置及用于驱动所述传动盘旋转的驱动装置，所述传动装置连接所述传动盘、所述外管片和所述内管片，所述外管片和所述内管片外壁分别设有至少一个第一压力传感器，所述外管片和所述内管片沿周向的端面分别设有至少一个第二压力传感器；所述传动盘往复旋转时使所述传动装置带动所述外管片和所述内管片向外扩张配合形成环形的支撑管片，或向内收缩至所述内管片位于所述外管片内侧；所述传动装置包括多个推杆，所述传动盘上设有多条与所述外管片一一对应的弧形的第一限位孔和多条与所述内管片一一对应的弧形的第二限位孔，所述第一限位孔和所述第二限位孔沿所述传动盘周向交替布置，所述第一限位孔和所述第二限位孔分别与一所述推杆一端滑动插设配合，各个所述推杆的另一端分别连接对应所述外管片和对应所述内管片，所述保持架的一端开设有多个沿其径向延伸的定位孔，各个所述定位孔沿所述保持架的周向间隔布置，每个所述推杆的一端均滑动穿过一所述定位孔；全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟方法包括以下步骤：控制所述全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置的所述外管片和所述内管片向外扩张配合形成环形的支撑管片，收集各个所述第一压力传感器和各个所述第二压力传感器检测应力数据作为标定应力数据，随后控制所述全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置的所述外管片和所述内管片向内收缩；将所述全断面隧道掘进机开挖隧道管片支护室内模拟装置移动至微型全断面隧道掘进机开挖的挖掘孔内，控制所述外管片和所述内管片向外扩张配合形成环形的支撑管片支撑挖掘孔内壁，收集各个所述第一压力传感器和各个所述第二压力传感器检测的实测应力数据；根据所述标定应力数据和所述实测应力数据绘制围岩-管片挤压应力图和管片间切向应力图，使用（θki，Fki）和（θmi，Fmi）为极坐标点；其中，Fki=Pki-Tki；Fmi=2（Pmi-Tmi）；θki为各个所述第一压力传感器的极角，θmi为各个所述第二压力传感器的极角；Pki为各个所述第一压力传感器检测的实测应力数据，Tki为各个所述第一压力传感器检测的标定应力数据，Pmi为各个所述第二压力传感器检测的实测应力数据，Tmi为各个所述第二压力传感器检测的标定应力数据；ki为各个所述第一压力传感器的编号；mi为各个所述第二压力传感器的编号；极坐标是以所述传动盘中心点为原点，水平向右方向为极轴。

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