本發(fā)明屬于地質(zhì)工程、隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于超淺埋下穿隧道淺層注漿的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

自1993年建成的我國(guó)第一座廣州白云山公路連拱隧道以后，我國(guó)公路連拱隧道數(shù)量大增。目前，我國(guó)連拱隧道總里程數(shù)已超過200km，成為連拱隧道座數(shù)最多，總里程數(shù)最長(zhǎng)的國(guó)家。隨著城市地下工程建設(shè)和某些特殊涉及環(huán)境保護(hù)以及地表文物遺址等地下工程，遇到越來越多的超淺埋的地下工程，在遇到這些地下工程的時(shí)候，一方面要關(guān)心地下工程本身諸如穩(wěn)定性的問題，同時(shí)更重要的是要評(píng)價(jià)和評(píng)估這些工程的建設(shè)對(duì)地表環(huán)境的影響，特別是對(duì)設(shè)計(jì)到地表重要的建筑物以及文物遺址的時(shí)候，就對(duì)地下工程的建設(shè)提出了更高的要求。對(duì)于淺埋隧道淺層注漿問題，注漿的作用和其環(huán)境影響一直被廣泛關(guān)注，并急需展開相關(guān)試驗(yàn)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述技術(shù)缺陷而提供的一種用于超淺埋下穿隧道淺層注漿的試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種用于超淺埋下穿隧道淺層注漿的試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包括主體外框架、底部位移控制系統(tǒng)、頂部加壓振動(dòng)系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)及測(cè)量系統(tǒng)。

所述的主體外框架包括若干個(gè)鋼管撐、若干個(gè)法蘭連接盤及若干個(gè)支撐翼。所述的鋼管撐采用大直徑無縫鋼管制成，具有較高的整體剛度；所述的法蘭連接盤焊接于鋼管撐兩端用于連接若干個(gè)鋼管撐；所述的支撐翼位于法蘭連接盤與鋼管撐連接處，用于增加鋼管撐側(cè)向剛度及法蘭連接盤與鋼管撐的連接剛度。

所述的底部位移控制系統(tǒng)包括拱形位移底板和機(jī)械鎖固式千斤頂。所述的拱形位移底板為上拱形可變性活動(dòng)板，主要用于模擬隧道開挖所引起的拱頂變形，拱形位移底板上部為試驗(yàn)土體；所述的機(jī)械鎖固式千斤頂由若干個(gè)機(jī)械千斤頂組成，可控制拱形位移板不同部位產(chǎn)生升降變形。

所述的頂部加壓振動(dòng)系統(tǒng)由環(huán)形液壓千斤頂、反力架、加壓板、液壓伺服控制器及激振器組成。所述的環(huán)形液壓千斤頂錨固在頂部反力架上；所述的反力架通過法蘭連接盤與最上端鋼管撐連接；所述的加壓板位于環(huán)形液壓千斤頂下部，直接與試驗(yàn)土體接觸，可提供軸向壓力；所述的液壓伺服控制器與環(huán)形液壓千斤頂相連，用于實(shí)時(shí)控制環(huán)形液壓千斤頂壓力；所述的激振器位于加壓板上部，可通過加壓板向土體施加振動(dòng)荷載。

所述的注漿系統(tǒng)由注漿管、止?jié){塞與注漿機(jī)組成，注漿管從裝置頂部深入，穿過反力架、環(huán)形液壓千斤頂與加壓板后插入試驗(yàn)土體中；所述的止?jié){塞設(shè)置在注漿管與試驗(yàn)土體接觸的上部，用于阻止?jié){液沿注漿管管壁向上涌出；所述的注漿機(jī)在試驗(yàn)裝置外，與注漿管直接相連用于向注漿管內(nèi)泵送漿液。

所述的測(cè)量系統(tǒng)由位移計(jì)、若干個(gè)取樣孔及若干個(gè)波速測(cè)試探頭組成。所述的位移計(jì)與加壓板直接相連，可測(cè)量加壓板位移；所述的若干個(gè)取樣孔位于鋼管撐側(cè)面，試驗(yàn)過程中保持蓋緊，當(dāng)注漿結(jié)束后可打開利用專用設(shè)備采集注漿體試樣；所述的若干個(gè)波速測(cè)試探頭設(shè)置在鋼管撐側(cè)面，并連接數(shù)據(jù)采集儀，用于實(shí)時(shí)測(cè)量注漿過程中試驗(yàn)土體機(jī)械波傳播速度。

本發(fā)明的使用：

首先將模型箱若干個(gè)鋼管撐的法蘭連接盤拆開，拆除反力架、環(huán)形液壓千斤頂及加壓板，利用機(jī)械鎖固式千斤頂將拱形位移底板移動(dòng)至預(yù)設(shè)位置，向鋼管撐內(nèi)填放試驗(yàn)土體并分層擊實(shí)，逐漸連接若干個(gè)鋼管撐直至預(yù)設(shè)高度。在試驗(yàn)土體上方分別放置加壓板、環(huán)形液壓千斤頂和反力架，將注漿管穿過反力架、環(huán)形液壓千斤頂與加壓板后插入試驗(yàn)土體中，并在注漿管與試驗(yàn)土體接觸的上部安裝止?jié){塞。利用液壓伺服控制器控制環(huán)形液壓千斤頂通過加壓板向試驗(yàn)土體施加軸向壓力，并通過液壓伺服控制器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所施加壓力。開啟注漿機(jī)向試驗(yàn)土體中注漿，待注漿完成后靜置直至漿液完全凝固，開啟激振器進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，停止激振器，移動(dòng)機(jī)械鎖固式千斤頂使拱形位移底板產(chǎn)生變形模擬隧道開挖卸荷，以上過程中實(shí)時(shí)記錄全過程中位移計(jì)、波速測(cè)試探頭數(shù)據(jù)。最后打開取樣孔利用專用設(shè)備采集注漿體試樣。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果：

本發(fā)明能夠精確測(cè)量超淺埋下穿隧道淺層注漿范圍、厚度、抗振性能、強(qiáng)度、沉降性能等重要指標(biāo)參數(shù)，彌補(bǔ)已有方法不足，能夠?yàn)楣こ痰刭|(zhì)、隧道工程等相關(guān)領(lǐng)域提供超淺埋下穿隧道淺層注漿設(shè)計(jì)參數(shù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

數(shù)字標(biāo)記：

11鋼管撐，12法蘭連接盤，13支撐翼，2試驗(yàn)土體，

31拱形位移底板，32機(jī)械鎖固式千斤頂，

41環(huán)形液壓千斤頂，42反力架，43加壓板，44液壓伺服控制器，45激振器，

51注漿管，52注漿機(jī)，53止?jié){塞，

6位移計(jì)，

7取樣孔，

81波速測(cè)試探頭，82數(shù)據(jù)采集器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例

具體實(shí)施例中，如圖1所示，該裝置包括鋼管撐1，法蘭連接盤11，支撐翼12，試驗(yàn)土體2，拱形位移底板31，機(jī)械鎖固式千斤頂32，環(huán)形液壓千斤頂41，反力架42，加壓板43，液壓伺服控制器44，激振器45，注漿管51，注漿機(jī)52，止?jié){塞53，位移計(jì)6，取樣孔7，波速測(cè)試探頭81，數(shù)據(jù)采集器82。

主體外框架包括兩個(gè)鋼管撐11、四個(gè)法蘭連接盤12及二十四個(gè)支撐翼13。法蘭連接盤12焊接于鋼管撐11兩端，支撐翼13位于法蘭連接盤12與鋼管撐11連接處，多個(gè)鋼管撐11可以通過法蘭連接盤12連接。

拱形位移底板31為上拱形可變性活動(dòng)板，其上部直接放置試驗(yàn)土體2，機(jī)械鎖固式千斤頂32由五個(gè)機(jī)械千斤頂組成，可控制拱形位移板31不同部位產(chǎn)生升降變形。

反力架42通過法蘭連接盤12與最上端鋼管撐11連接，環(huán)形液壓千斤頂41錨固在其下方，加壓板43位于環(huán)形液壓千斤頂41與試驗(yàn)土體2之間，液壓伺服控制器44用于實(shí)時(shí)控制環(huán)形液壓千斤頂41壓力，而固定在加壓板43上的激振器45可向土體施加振動(dòng)荷載。

注漿管51穿過反力架42、環(huán)形液壓千斤頂41與加壓板43后插入試驗(yàn)土體2中，并在注漿管51與試驗(yàn)土體2接觸的上部設(shè)置止?jié){塞53，用于阻止?jié){液沿注漿管51管壁向上涌出，漿液通過注漿機(jī)52向泵送進(jìn)注漿管51。

位移計(jì)6與加壓板43直接相連，可測(cè)量加壓板位移，二十二個(gè)取樣孔位7于鋼管撐11側(cè)面，試驗(yàn)過程中保持蓋緊，當(dāng)注漿結(jié)束后可打開利用專用設(shè)備采集注漿體試樣，五個(gè)波速測(cè)試探頭81設(shè)置在鋼管撐側(cè)面，并連接數(shù)據(jù)采集儀82，用于實(shí)時(shí)測(cè)量注漿過程中試驗(yàn)土體機(jī)械波傳播速度。

裝置使用時(shí)，首先將模型箱若干個(gè)鋼管撐11的法蘭連接盤12拆開，拆除反力架42、環(huán)形液壓千斤頂41及加壓板43，利用機(jī)械鎖固式千斤頂32將拱形位移底板31移動(dòng)至預(yù)設(shè)位置，向鋼管撐11內(nèi)填放試驗(yàn)土體2并分層擊實(shí)，逐漸連接若干個(gè)鋼管撐11直至預(yù)設(shè)高度。在試驗(yàn)土體2上方分別放置加壓板43、環(huán)形液壓千斤頂41和反力架42，將注漿管51穿過反力架42、環(huán)形液壓千斤頂41與加壓板43后插入試驗(yàn)土體2中，并在注漿管51與試驗(yàn)土體2接觸的上部安裝止?jié){塞53。利用液壓伺服控制器44控制環(huán)形液壓千斤頂41通過加壓板43向試驗(yàn)土體2施加軸向壓力，并通過液壓伺服控制器44實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所施加壓力。開啟注漿機(jī)52向試驗(yàn)土體2中注漿，待注漿完成后靜置直至漿液完全凝固，開啟激振器45進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，停止激振器45，移動(dòng)機(jī)械鎖固式千斤頂32使拱形位移底板31產(chǎn)生變形模擬隧道開挖卸荷，以上過程中實(shí)時(shí)記錄全過程中位移計(jì)6、波速測(cè)試探頭81數(shù)據(jù)。最后打開取樣孔7利用專用設(shè)備采集注漿體試樣。