基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)間應(yīng)力分析系統(tǒng)的制作方法
1.本發(fā)明屬于盾構(gòu)隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)間應(yīng)力分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2.近年來，隨著國家發(fā)展戰(zhàn)略及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，以及高鐵路網(wǎng)、高速公路路網(wǎng)、城市道路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步完善，越來越多的大直徑盾構(gòu)隧道工程應(yīng)運(yùn)而生。雖然當(dāng)前超大直徑盾構(gòu)隧道應(yīng)用廣泛，但目前仍然處于“粗放型”施工與運(yùn)營狀態(tài)，超大直徑盾構(gòu)隧道施工及運(yùn)營過程中產(chǎn)生的問題也越來越多，如盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)的碎裂、接縫張開和錯(cuò)臺等問題也屢屢發(fā)生，給盾構(gòu)隧道的施工安全及結(jié)構(gòu)服役性能帶來極大威脅。
3.行業(yè)內(nèi)針對這些問題，所采用的方法主要包括數(shù)值分析、模型試驗(yàn)、現(xiàn)場監(jiān)測等手段，然而，所采用的方法均無法真實(shí)反映實(shí)際工況條件下的超大直徑盾構(gòu)的隧道結(jié)構(gòu)的管片環(huán)間受力，主要體現(xiàn)如下：盾構(gòu)千斤頂作用下管片環(huán)間縱向傳力機(jī)制與消散規(guī)律不明。當(dāng)前關(guān)于盾構(gòu)隧道管片縱向受力研究方面，多集中于地層變形、荷載變化、地震等不利因素的影響下，隧道結(jié)構(gòu)整體的縱向分析，如利用縱向等效連續(xù)化模型、縱向地基梁-彈簧模型對隧道縱向的受力、變形、環(huán)縫張開等問題進(jìn)行研究，其關(guān)注點(diǎn)多集中于運(yùn)營階段的隧道縱向響應(yīng)，然而在實(shí)際施工中，隧道施工期間盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)的碎裂、接縫張開和錯(cuò)臺等問題也屢屢發(fā)生，這與千斤頂作用下管片環(huán)間的傳力機(jī)制密切相關(guān)，雖然采用精細(xì)化數(shù)值計(jì)算的方式能夠獲得相關(guān)管片環(huán)間縱向傳力和消散規(guī)律，但是每相鄰的兩個(gè)管片環(huán)的接頭處承受軸力、剪力及彎矩的共同作用，需要采用不同屬性的彈簧、接觸單元，主觀性大，且無法再現(xiàn)真實(shí)狀態(tài)下的受力特性，因此，難以獲取環(huán)間應(yīng)力分布和消散規(guī)律，這樣一來，也無法解決由以上難題造成的管片拼裝時(shí)發(fā)生破損，千斤頂收回后管片應(yīng)力消散帶來的張開、錯(cuò)臺量過大等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
4.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)。
5.為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
6.一種基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其用于在風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)，且保持盾構(gòu)千斤頂作用下獲取已經(jīng)拼裝管片或/和管片環(huán)間的應(yīng)力，每個(gè)管片環(huán)包括n塊首尾拼裝的弧形管片，其中n≥6，且為整數(shù)；每塊弧形管片具有第一弧形端面和第二弧形端面，所述第一弧形端面為與盾構(gòu)千斤頂接觸的抵觸端面，所述第二弧形端面為拼裝端面，所述盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)包括管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元和消散規(guī)律分析單元，其中所述管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元包括襯墊、測力頂針、土壓力計(jì)、位移計(jì)，所述襯墊平鋪在每塊所述弧形管片的拼裝端面，所述測力頂針有多根，且每根所述測力頂針一端預(yù)埋于弧形管片，另一端部穿出襯墊并抵觸在已拼裝管片上，所述土壓力計(jì)和所述位移計(jì)均設(shè)置
在拼裝端面，且能夠隨所述襯墊在盾構(gòu)千斤頂作用力下的壓縮量獲取所對應(yīng)兩個(gè)管片環(huán)的環(huán)間應(yīng)力和相對位移，所述消散規(guī)律分析單元分別與所述測力頂針、土壓力計(jì)、及位移計(jì)信息連通，且根據(jù)獲取的應(yīng)力和位移數(shù)據(jù)以獲取隧道結(jié)構(gòu)的環(huán)間應(yīng)力分布和消散規(guī)律。
7.優(yōu)選地，襯墊材質(zhì)為橡膠，且厚度為4～10mm。襯墊材質(zhì)為橡膠(粘貼的軟木橡膠襯墊)，且厚度為5mm，其中通過橡膠在盾構(gòu)千斤頂作用力下的壓縮量獲取所對應(yīng)管片或管片環(huán)的環(huán)間應(yīng)力。
8.優(yōu)選地，襯墊與所述拼裝端面的形狀相似且自中心對齊的安裝在拼裝端面上。襯墊不僅能夠起到便于應(yīng)力準(zhǔn)確獲取的作用，而且還能夠一定程度上增強(qiáng)密封，同時(shí)降低管片環(huán)的張開、錯(cuò)臺量過大等現(xiàn)象發(fā)生概率。
9.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施和優(yōu)選方面，測力頂針有四個(gè)，且分布在襯墊的四角，土壓力計(jì)和位移計(jì)分布在四個(gè)測力頂針?biāo)纬傻膮^(qū)域內(nèi)。確保各測力點(diǎn)之間不會干擾，以準(zhǔn)確應(yīng)力獲取的準(zhǔn)確性。
10.根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施和優(yōu)選方面，土壓力計(jì)部分位于弧形管片內(nèi)部分位于襯墊中，所述位移計(jì)自所述襯墊中穿出，且外端面與所述襯墊的外端面齊平，其中位移計(jì)能夠監(jiān)測管片環(huán)縱向和徑向的位移。也就是說，襯墊還可以起到保護(hù)土壓力計(jì)和位移計(jì)，延長使用壽命，以便于應(yīng)力的獲取。
11.優(yōu)選地，所述位移計(jì)為振弦式位移計(jì)，且振弦式位移計(jì)有多個(gè)，其中多個(gè)弦式位移計(jì)沿著拼裝端面弧形中心線間隔分布。
12.進(jìn)一步地，土壓力計(jì)有多個(gè)，且與所述位移計(jì)錯(cuò)位間隔分布在拼裝端面弧形中心線所在區(qū)域。合理的布局，更準(zhǔn)確的獲取需要數(shù)據(jù)。
13.此外，n＝6，且由一塊封頂塊(f)型管片、兩塊鄰接塊(l1、l2)、六塊標(biāo)準(zhǔn)塊(b1、b2、b3、b4、b5、b6)組成管片環(huán)。這樣的布局，更有效地獲取應(yīng)力和位移量數(shù)據(jù)，同時(shí)更便于管片環(huán)的拼裝(尤其是針對超大直徑盾構(gòu)的隧道結(jié)構(gòu))。
14.優(yōu)選地，管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元還包括設(shè)置在每相鄰兩個(gè)管片環(huán)拼接處的光纖光柵位移計(jì)，其中所述光纖光柵位移計(jì)具有兩個(gè)連接端，兩個(gè)所述連接端分別與拼裝后兩塊弧形管片固定，并由所述光纖光柵位移計(jì)獲取拼裝后相鄰兩個(gè)管片環(huán)之間縱向位移。這樣一來，不僅在拼接縫隙處能夠獲得需要的數(shù)據(jù)，而且還能夠通過管片環(huán)的外部光纖光柵位移計(jì)進(jìn)一步有效的獲得縱向位移量。
15.進(jìn)一步地，光纖光柵位移計(jì)有多個(gè)，且繞著管片環(huán)的周向均勻分布在管片環(huán)的內(nèi)壁，其中每塊弧形管片上至少分布有一個(gè)光纖光柵位移計(jì)。
16.由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
17.本發(fā)明通過風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)，能夠在盾構(gòu)千斤頂推力、管片拼裝方式等施工要素作用下獲得管片環(huán)間縱向應(yīng)力，同時(shí)得出盾構(gòu)管片環(huán)間縱向傳力的消散過程規(guī)律，從而解決環(huán)間應(yīng)力分布不明、消散規(guī)律難以獲取等難題，而且還能夠避免管片拼裝時(shí)發(fā)生破損，以及解決千斤頂收回后管片應(yīng)力消散所帶來的張開、錯(cuò)臺量過大等問題。
附圖說明
18.圖1為本發(fā)明的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)的主視示意圖；
19.圖2為本發(fā)明的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)工作原理示意圖(顯示兩塊弧形管片，其
他省略)；
20.圖3為圖1中管片環(huán)的軸向分布示意圖；
21.圖4為圖3中弧形管片的結(jié)構(gòu)示意圖；
22.圖5為圖4中弧形管片拼裝端面示意圖；
23.圖6為本發(fā)明的隧道周圍土壓力分布示意圖；
24.圖7為本發(fā)明各部分荷載沿隧道縱向的分布示意圖；
25.其中：a、管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元；a1、襯墊；a2、測力頂針；a3、土壓力計(jì)；a4、位移計(jì)；a5、光纖光柵位移計(jì)；
26.b、消散規(guī)律分析單元；
27.g、弧形管片；g1、第一弧形端面；g2、第二弧形端面。
28.h、管片環(huán)；j、風(fēng)井；d、盾構(gòu)千斤頂(千斤頂)。
具體實(shí)施方式
29.為使本技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本技術(shù)的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本技術(shù)。但是本技術(shù)能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本技術(shù)內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本技術(shù)不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
30.如圖1至圖5所示，本實(shí)施例的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其用于在風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)，且保持盾構(gòu)千斤頂作用下獲取已經(jīng)拼裝管片和管片環(huán)間的應(yīng)力。
31.具體的，采用“6+2+1”的分塊形式，即由1塊封頂塊(f)型管片、2塊鄰接塊(l1、l2)、6塊標(biāo)準(zhǔn)塊(b1
…
b6)組成，且分布在風(fēng)井j內(nèi)，同時(shí)拼裝后管片環(huán)h貫穿整個(gè)風(fēng)井j。
32.也就是說，由一塊封頂塊(f)型管片、兩塊鄰接塊(l1、l2)、六塊標(biāo)準(zhǔn)塊(b1、b2、b3、b4、b5、b6)組成管片環(huán)h。這樣的布局，更有效地獲取應(yīng)力和位移量數(shù)據(jù)，同時(shí)更便于管片環(huán)的拼裝(尤其是針對超大直徑盾構(gòu)的隧道結(jié)構(gòu))。
33.本例中，以標(biāo)準(zhǔn)塊b1為例，弧形管片g具有第一弧形端面g1和第二弧形端面g2，第一弧形端面g1為與盾構(gòu)千斤頂d接觸的抵觸端面，第二弧形端面g2為拼裝端面。
34.本例中，盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)包括管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元a和消散規(guī)律分析單元b。
35.管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元a包括襯墊a1、測力頂針a2、土壓力計(jì)a3、位移計(jì)a4、光纖光柵位移計(jì)a5。
36.襯墊a1與拼裝端面的形狀相似且自中心對齊的安裝在拼裝端面上。襯墊不僅能夠起到便于應(yīng)力準(zhǔn)確獲取的作用，而且還能夠一定程度上增強(qiáng)密封，同時(shí)降低管片環(huán)的張開、錯(cuò)臺量過大等現(xiàn)象發(fā)生概率。
37.本例中，襯墊a1材質(zhì)為橡膠(粘貼的軟木橡膠襯墊)，且厚度為5mm，其中通過橡膠在盾構(gòu)千斤頂作用力下的壓縮量獲取所對應(yīng)管片或管片環(huán)的環(huán)間應(yīng)力。
38.測力頂針a2有四根，且每根測力頂針一端預(yù)埋于弧形管片g，另一端部穿出襯墊a1并抵觸在已拼裝管片上。
39.四根測力頂針a2分布在襯墊a1的四角。
40.土壓力計(jì)a3和位移計(jì)a4均設(shè)置在拼裝端面，且能夠隨襯墊a1在盾構(gòu)千斤頂d作用力下的壓縮量獲取所對應(yīng)兩個(gè)管片環(huán)h的環(huán)間應(yīng)力和相對位移。
41.土壓力計(jì)a3和位移計(jì)a4分布在四個(gè)測力頂針?biāo)纬傻膮^(qū)域內(nèi)。確保各測力點(diǎn)之間不會干擾，以準(zhǔn)確應(yīng)力獲取的準(zhǔn)確性。
42.土壓力計(jì)a3部分位于弧形管片內(nèi)部分位于襯墊a1中，位移計(jì)a4自襯墊中穿出，且外端面與襯墊a1的外端面齊平，其中位移計(jì)a4能夠監(jiān)測管片環(huán)h縱向和徑向的位移。也就是說，襯墊還可以起到保護(hù)土壓力計(jì)和位移計(jì)，延長使用壽命，以便于應(yīng)力的獲取。
43.位移計(jì)a4為振弦式位移計(jì)，且振弦式位移計(jì)有多個(gè)，其中多個(gè)弦式位移計(jì)沿著拼裝端面弧形中心線間隔分布。
44.本例中，土壓力計(jì)a3有多個(gè)，且與位移計(jì)a4錯(cuò)位間隔分布在拼裝端面弧形中心線所在區(qū)域。合理的布局，更準(zhǔn)確的獲取需要數(shù)據(jù)。
45.光纖光柵位移計(jì)a5設(shè)置在每相鄰兩個(gè)管片環(huán)h拼接處，其中光纖光柵位移計(jì)a5具有兩個(gè)連接端，兩個(gè)連接端分別與拼裝后兩塊弧形管片固定，并由光纖光柵位移計(jì)a5獲取拼裝后相鄰兩個(gè)管片環(huán)之間縱向位移。這樣一來，不僅在拼接縫隙處能夠獲得需要的數(shù)據(jù)，而且還能夠通過管片環(huán)的外部光纖光柵位移計(jì)進(jìn)一步有效的獲得縱向位移量。
46.本例中，光纖光柵位移計(jì)a5有多個(gè)，且繞著管片環(huán)h的周向均勻分布在管片環(huán)h的內(nèi)壁，其中每塊弧形管片上至少分布有一個(gè)光纖光柵位移計(jì)a5。
47.消散規(guī)律分析單元b分別與測力頂針a2、土壓力計(jì)a3、及位移計(jì)a4信息連通，且根據(jù)獲。
48.同時(shí)，本例中，盾構(gòu)隧道縱向力消散規(guī)律三維數(shù)值分析模型的分析過程主要步驟：
49.1、盾構(gòu)模型的建立：通過有限元軟件建立16環(huán)管片的盾構(gòu)隧道數(shù)值模型。
50.2、模擬工況的分析：根據(jù)盾構(gòu)施工全過程進(jìn)行分析，本專題選擇拼裝期-脫出期兩階段的荷載時(shí)空分部模型。
51.3、施工階段主要荷載
52.(1)千斤頂推力：屬于盾構(gòu)隧道施工階段管片受到的主要荷載之一，也是造成施工階段管片開裂的原因之一，尤其是當(dāng)管片環(huán)縫面存在施工或制作誤差造成環(huán)縫面不平整時(shí)，即使只有0.5～1.0mm的高差，也會造成下一環(huán)管片產(chǎn)生極大的劈裂力矩。同時(shí)，千斤頂撐靴中心偏位，也可能造成管片開裂。本專題數(shù)值分析過程中將千斤頂推力簡化為作用于環(huán)縫墊板上的壓力荷載。
53.(2)注漿壓力：分布較為復(fù)雜，不均勻注漿壓力能造成管片錯(cuò)臺，甚至開裂。注漿壓力沿隧道軸向線性減小，壓力最終減小到周圍土層壓力相同。目前盾構(gòu)施工基本使用同步注漿技術(shù)，壓力范圍0.4～0.5mpa。
54.(3)周圍土層壓力：采用圖6的土壓力作用模式，其中p1為管片環(huán)頂部的上覆水土壓力，p2為管片環(huán)底部的土層抗力及豎向水壓力，p3為管片環(huán)頂部水平面上的側(cè)向水土壓力，p4為管片環(huán)底部水平面上的側(cè)向水土壓力，p5為管片的自重。管片環(huán)變形引起的側(cè)向土體壓力，利用模型中土體有限元網(wǎng)格與管片環(huán)有限元網(wǎng)格之間的接觸力進(jìn)行模擬計(jì)算。并根據(jù)原型試驗(yàn)中的回填土設(shè)定地層條件。
55.(4)盾殼及盾尾刷對管片的擠壓力：盾構(gòu)機(jī)出現(xiàn)蛇行或需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，盾構(gòu)機(jī)就進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制與曲線段不匹配，或蛇行量過大時(shí)，盾尾刷甚至盾殼就會擠壓
管片，使管片出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形出現(xiàn)裂縫，綜合上述各項(xiàng)荷載，可將一段隧道受到的荷載簡化為如圖7所示的荷載系統(tǒng)。
56.4、材料模型及主要參數(shù)選取
57.(1)管片混凝土(彈性模量、泊松比、密度)；
58.(2)螺栓(彈性模量、泊松比)；
59.(3)橡膠止水條及墊板，采用mooney-rivlin一階本構(gòu)模型；
60.(4)盾殼(彈性模量、泊松比)；
61.(5)盾尾刷(彈性模量、泊松比)
62.(6)土層(彈性模量、泊松比)
63.5、三維有限元網(wǎng)格劃分：模型所有部分，即管片、螺栓、止水條及墊板、盾殼、盾尾刷和土層，均采用八節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元。縱縫墊片和環(huán)縫墊片均采用接觸方法建立聯(lián)系。管片與周圍土層、管片與盾尾刷之間亦采用接觸面建立聯(lián)系。對模擬螺栓的三維實(shí)體單元施加初始應(yīng)變，以模擬施工中對螺栓施加預(yù)緊扭矩。水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，z軸正向與盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)方向相同。
64.6、計(jì)算結(jié)果及分析：根據(jù)結(jié)果文件，分析總結(jié)盾構(gòu)管片在千斤頂作用下的隧道環(huán)間縱向應(yīng)力的空間分布及消散規(guī)律。
65.綜上，本實(shí)施例具有以下優(yōu)勢：
66.1、通過風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)，能夠在盾構(gòu)千斤頂推力、管片拼裝方式等施工要素作用下獲得管片環(huán)間縱向應(yīng)力，同時(shí)得出盾構(gòu)管片環(huán)間縱向傳力的消散過程規(guī)律，從而解決環(huán)間應(yīng)力分布不明、消散規(guī)律難以獲取等難題，而且還能夠避免管片拼裝時(shí)發(fā)生破損，以及解決千斤頂收回后管片應(yīng)力消散所帶來的張開、錯(cuò)臺量過大等問題；
67.2、襯墊不僅能夠起到便于應(yīng)力準(zhǔn)確獲取的作用，而且還能夠一定程度上增強(qiáng)密封，同時(shí)降低管片環(huán)的張開、錯(cuò)臺量過大等現(xiàn)象發(fā)生概率，此外，襯墊還可以起到保護(hù)土壓力計(jì)和位移計(jì)，延長使用壽命，以便于應(yīng)力的獲取；
68.3、不僅在拼接縫隙處能夠獲得需要的數(shù)據(jù)，而且還能夠通過管片環(huán)的外部光纖光柵位移計(jì)進(jìn)一步有效的獲得縱向位移量，這樣更準(zhǔn)確的獲得隧道環(huán)間縱向應(yīng)力的空間分布及消散規(guī)律的數(shù)據(jù)。
69.以上對本發(fā)明做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其用于在風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)，且保持盾構(gòu)千斤頂作用下獲取已經(jīng)拼裝管片或/和管片環(huán)間的應(yīng)力，其特征在于：每個(gè)管片環(huán)包括n塊首尾拼裝的弧形管片，其中n≥6，且為整數(shù)；每塊弧形管片具有第一弧形端面和第二弧形端面，所述第一弧形端面為與盾構(gòu)千斤頂接觸的抵觸端面，所述第二弧形端面為拼裝端面，所述盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)包括管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元和消散規(guī)律分析單元，其中所述管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元包括襯墊、測力頂針、土壓力計(jì)、位移計(jì)，所述襯墊平鋪在每塊所述弧形管片的拼裝端面，所述測力頂針有多根，且每根所述測力頂針一端預(yù)埋于弧形管片，另一端部穿出襯墊并抵觸在已拼裝管片上，所述土壓力計(jì)和所述位移計(jì)均設(shè)置在拼裝端面，且能夠隨所述襯墊在盾構(gòu)千斤頂作用力下的壓縮量獲取所對應(yīng)兩個(gè)管片環(huán)的環(huán)間應(yīng)力和相對位移，所述消散規(guī)律分析單元分別與所述測力頂針、土壓力計(jì)、及位移計(jì)信息連通，且根據(jù)獲取的應(yīng)力和位移數(shù)據(jù)以獲取隧道結(jié)構(gòu)的環(huán)間應(yīng)力分布和消散規(guī)律。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述的襯墊材質(zhì)為橡膠，且厚度為4～10mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述襯墊與所述拼裝端面的形狀相似且自中心對齊的安裝在所述拼裝端面上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述測力頂針有四個(gè)，且分布在所述襯墊的四角，所述土壓力計(jì)和所述位移計(jì)分布在四個(gè)所述測力頂針?biāo)纬傻膮^(qū)域內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述土壓力計(jì)部分位于弧形管片內(nèi)部分位于襯墊中，所述位移計(jì)自所述襯墊中穿出，且外端面與所述襯墊的外端面齊平，其中位移計(jì)能夠監(jiān)測管片環(huán)縱向和徑向的位移。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述位移計(jì)為振弦式位移計(jì)，且振弦式位移計(jì)有多個(gè)，其中多個(gè)弦式位移計(jì)沿著拼裝端面弧形中心線間隔分布。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述土壓力計(jì)有多個(gè)，且與所述位移計(jì)錯(cuò)位間隔分布在拼裝端面弧形中心線所在區(qū)域。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：n＝6，且由一塊封頂塊(f)型管片、兩塊鄰接塊(l1、l2)、六塊標(biāo)準(zhǔn)塊(b1、b2、b3、b4、b5、b6)組成所述的管片環(huán)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述的管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元還包括設(shè)置在每相鄰兩個(gè)管片環(huán)拼接處的光纖光柵位移計(jì)，其中所述光纖光柵位移計(jì)具有兩個(gè)連接端，兩個(gè)所述連接端分別與拼裝后兩塊弧形管片固定，并由所述光纖光柵位移計(jì)獲取拼裝后相鄰兩個(gè)管片環(huán)之間縱向位移。10.根據(jù)權(quán)利要求9述的基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖光柵位移計(jì)有多個(gè)，且繞著管片環(huán)的周向均勻分布在管片環(huán)的內(nèi)壁，其中
每塊弧形管片上至少分布有一個(gè)所述光纖光柵位移計(jì)。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)的盾構(gòu)管片環(huán)應(yīng)力分析系統(tǒng)，其用于在風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)，且包括管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元和消散規(guī)律分析單元，其中管片環(huán)間應(yīng)力獲取單元包括襯墊、測力頂針、土壓力計(jì)、位移計(jì)；消散規(guī)律分析單元分別與測力頂針、土壓力計(jì)、及位移計(jì)信息連通，且根據(jù)獲取的應(yīng)力和位移數(shù)據(jù)以獲取隧道結(jié)構(gòu)的環(huán)間應(yīng)力分布和消散規(guī)律。本發(fā)明通過風(fēng)井原位足尺模型試驗(yàn)，能夠在盾構(gòu)千斤頂推力、管片拼裝方式等施工要素作用下獲得管片環(huán)間縱向應(yīng)力，同時(shí)得出盾構(gòu)管片環(huán)間縱向傳力的消散過程規(guī)律，從而避免管片拼裝時(shí)發(fā)生破損，以及解決千斤頂收回后管片應(yīng)力消散所帶來的張開、錯(cuò)臺量過大等問題。錯(cuò)臺量過大等問題。錯(cuò)臺量過大等問題。
