本申請涉及(ji)力學測(ce)試領域，具(ju)體而言，涉及(ji)一種全(quan)斷(duan)面(mian)隧道掘進機(ji)開(kai)挖隧道管(guan)片(pian)支護室內模(mo)擬裝(zhuang)置(zhi)及(ji)方法(fa)。

背景技術：

1、全斷面隧道(dao)掘(jue)進(jin)機(ji)(ji)（tbm）是一(yi)種具(ju)備掘(jue)進(jin)、出渣、導(dao)向、支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)(hu)等(deng)功(gong)能的(de)現代化的(de)隧道(dao)開(kai)挖工具(ju)，其前端通過(guo)旋轉(zhuan)的(de)刀(dao)盤刀(dao)具(ju)破(po)碎巖(yan)石，后(hou)方通過(guo)管(guan)片支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)(hu)維持隧道(dao)圍(wei)巖(yan)穩定(ding)，具(ju)有(you)施工速(su)度(du)快、隧道(dao)形(xing)狀(zhuang)成(cheng)型好的(de)優(you)點。在全斷面隧道(dao)掘(jue)進(jin)機(ji)(ji)掘(jue)進(jin)開(kai)挖后(hou)可連續作業拼裝管(guan)片形(xing)成(cheng)支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)(hu)條(tiao)件，但由于(yu)工程(cheng)現場地質(zhi)條(tiao)件復雜，圍(wei)巖(yan)與(yu)管(guan)片接(jie)觸(chu)情況(kuang)認(ren)識不清(qing)，導(dao)致設計管(guan)片支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)(hu)參數時(shi)容易過(guo)于(yu)保守，造成(cheng)材料和人力的(de)浪費，因此(ci)深(shen)入認(ren)識全斷面隧道(dao)掘(jue)進(jin)機(ji)(ji)管(guan)片支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)(hu)與(yu)圍(wei)巖(yan)力學響(xiang)應過(guo)程(cheng)對優(you)化全斷面隧道(dao)掘(jue)進(jin)機(ji)(ji)支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)(hu)參數具(ju)有(you)重要的(de)工程(cheng)意義。

2、目(mu)前，認識全斷面隧(sui)道掘進機的管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)支(zhi)護與圍(wei)(wei)巖(yan)力學(xue)響應過(guo)(guo)(guo)程(cheng)的實(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法主要可以分(fen)為現場實(shi)驗(yan)和室內試驗(yan)，目(mu)前使(shi)用不同的技術方(fang)(fang)法在分(fen)析管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)支(zhi)護與圍(wei)(wei)巖(yan)力學(xue)響應過(guo)(guo)(guo)程(cheng)取得了(le)較多的進展，并為優化管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)支(zhi)護參數提供了(le)參考意(yi)義。然而現場實(shi)驗(yan)雖然結果可靠，但實(shi)驗(yan)費用高，且對施工工期有一定(ding)影(ying)響，而室內物(wu)理(li)模型實(shi)驗(yan)方(fang)(fang)面，多采用預埋管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)的方(fang)(fang)法，這與工程(cheng)現場開挖(wa)后，管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)再支(zhi)護的過(guo)(guo)(guo)程(cheng)相違背(bei)，使(shi)得管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)與圍(wei)(wei)巖(yan)接觸過(guo)(guo)(guo)程(cheng)存在差異，限制了(le)室內實(shi)驗(yan)深入(ru)認識管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)支(zhi)護與圍(wei)(wei)巖(yan)力學(xue)響應過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。

技術實現思路

1、本申請的目的在于提(ti)供一種全(quan)斷面(mian)隧(sui)(sui)道掘進機開挖隧(sui)(sui)道管(guan)片(pian)支護室內(nei)模擬裝置及方(fang)法，其能夠快速模擬微型全(quan)斷面(mian)隧(sui)(sui)道掘進機開挖后管(guan)片(pian)支護隧(sui)(sui)道時圍巖對(dui)管(guan)片(pian)的壓力情況，具有實驗成本低、模擬相似性好的優點。

2、本申請是(shi)這樣實現的：

3、本(ben)申請(qing)提供(gong)一(yi)種全(quan)斷(duan)面隧道(dao)掘進機開挖隧道(dao)管(guan)片(pian)(pian)(pian)支(zhi)護(hu)室內(nei)(nei)模擬(ni)裝置，其包括保持架、沿保持架周向(xiang)(xiang)交替布置的(de)(de)(de)(de)多個(ge)(ge)弧形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)外(wai)(wai)管(guan)片(pian)(pian)(pian)和多個(ge)(ge)弧形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)管(guan)片(pian)(pian)(pian)、傳(chuan)動盤、傳(chuan)動裝置及用(yong)于驅動傳(chuan)動盤旋轉的(de)(de)(de)(de)驅動裝置，傳(chuan)動裝置連接傳(chuan)動盤、外(wai)(wai)管(guan)片(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)管(guan)片(pian)(pian)(pian)，外(wai)(wai)管(guan)片(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)管(guan)片(pian)(pian)(pian)外(wai)(wai)壁(bi)分別設(she)有至少一(yi)個(ge)(ge)第一(yi)壓力(li)傳(chuan)感器，外(wai)(wai)管(guan)片(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)管(guan)片(pian)(pian)(pian)沿周向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)端面分別設(she)有至少一(yi)個(ge)(ge)第二(er)壓力(li)傳(chuan)感器；傳(chuan)動盤往復旋轉時使傳(chuan)動裝置帶(dai)動外(wai)(wai)管(guan)片(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)管(guan)片(pian)(pian)(pian)向(xiang)(xiang)外(wai)(wai)擴(kuo)張配合(he)形(xing)(xing)成環(huan)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)支(zhi)撐管(guan)片(pian)(pian)(pian)，或向(xiang)(xiang)內(nei)(nei)收縮至內(nei)(nei)管(guan)片(pian)(pian)(pian)位于外(wai)(wai)管(guan)片(pian)(pian)(pian)內(nei)(nei)側(ce)。

4、在一(yi)(yi)些可選的(de)(de)(de)實(shi)施方案(an)中，傳動(dong)裝(zhuang)置包括多(duo)(duo)個推(tui)桿，傳動(dong)盤上設有多(duo)(duo)條與外管片一(yi)(yi)一(yi)(yi)對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)弧形(xing)的(de)(de)(de)第一(yi)(yi)限(xian)位(wei)孔(kong)和多(duo)(duo)條與內(nei)管片一(yi)(yi)一(yi)(yi)對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)弧形(xing)的(de)(de)(de)第二限(xian)位(wei)孔(kong)，第一(yi)(yi)限(xian)位(wei)孔(kong)和第二限(xian)位(wei)孔(kong)沿(yan)傳動(dong)盤周向交替布置，第一(yi)(yi)限(xian)位(wei)孔(kong)和第二限(xian)位(wei)孔(kong)分(fen)別與一(yi)(yi)推(tui)桿一(yi)(yi)端滑動(dong)插設配合，各個推(tui)桿的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)端分(fen)別連接對(dui)應(ying)外管片和對(dui)應(ying)內(nei)管片。

5、在一些可選的(de)實施(shi)方案(an)中，第(di)一限(xian)位孔和第(di)二限(xian)位孔沿(yan)傳動(dong)(dong)盤周(zhou)向延伸的(de)同時沿(yan)傳動(dong)(dong)盤徑向延伸。

6、在一些可選的實施方案中，保(bao)持架(jia)的一端開(kai)設有多(duo)個(ge)沿其(qi)徑(jing)向延(yan)伸(shen)的定(ding)位孔(kong)，各個(ge)定(ding)位孔(kong)沿保(bao)持架(jia)的周向間隔布置，每(mei)個(ge)推桿的一端均滑動穿過一定(ding)位孔(kong)。

7、在一些可選(xuan)的實施方案中，保持架(jia)的另(ling)一端連(lian)接有防護(hu)蓋(gai)，保持架(jia)和(he)防護(hu)蓋(gai)圍(wei)合(he)形成容(rong)納驅(qu)動裝置的容(rong)納腔。

8、在一(yi)些可選的實施(shi)方案中，保持架的外壁凹陷形成管(guan)片槽，外管(guan)片和內管(guan)片設(she)于(yu)管(guan)片槽內。

9、在一(yi)些可選的(de)實施方案(an)中，各個第一(yi)壓力傳(chuan)感器沿周向(xiang)等角度間(jian)隔布置。

10、在一些可(ke)選的(de)實施(shi)方案中，各個第二壓力(li)傳感器(qi)沿周(zhou)向等角(jiao)度間隔布置。

11、本申(shen)請還提供了一種全斷面隧道掘進機(ji)開挖隧道管片支(zhi)護室內模擬方法，包括以(yi)下步驟：

12、控制上述全斷(duan)面(mian)隧道(dao)掘(jue)進(jin)機開(kai)挖(wa)隧道(dao)管片(pian)(pian)(pian)支(zhi)護室內(nei)模擬(ni)裝置的(de)外管片(pian)(pian)(pian)和內(nei)管片(pian)(pian)(pian)向(xiang)外擴張配合形成環形的(de)支(zhi)撐管片(pian)(pian)(pian)，收集各個(ge)第一壓力(li)(li)(li)傳感器和各個(ge)第二壓力(li)(li)(li)傳感器檢測應(ying)力(li)(li)(li)數據作(zuo)為標定應(ying)力(li)(li)(li)數據，隨后(hou)控制全斷(duan)面(mian)隧道(dao)掘(jue)進(jin)機開(kai)挖(wa)隧道(dao)管片(pian)(pian)(pian)支(zhi)護室內(nei)模擬(ni)裝置的(de)外管片(pian)(pian)(pian)和內(nei)管片(pian)(pian)(pian)向(xiang)內(nei)收縮(suo)；

13、將(jiang)全斷面隧(sui)道(dao)掘(jue)進(jin)機開(kai)挖隧(sui)道(dao)管(guan)片(pian)支護室(shi)內(nei)模擬裝置移動至微型全斷面隧(sui)道(dao)掘(jue)進(jin)機開(kai)挖的挖掘(jue)孔內(nei)，控制外(wai)(wai)管(guan)片(pian)和內(nei)管(guan)片(pian)向外(wai)(wai)擴張配合形(xing)成(cheng)環形(xing)的支撐(cheng)管(guan)片(pian)支撐(cheng)挖掘(jue)孔內(nei)壁，收集各個(ge)第一(yi)壓力(li)傳感(gan)器(qi)和各個(ge)第二壓力(li)傳感(gan)器(qi)檢測的實測應力(li)數(shu)據(ju)；

14、根據(ju)標定(ding)應(ying)力數據(ju)和(he)實測應(ying)力數據(ju)繪制圍(wei)巖-管(guan)片擠壓應(ying)力圖(tu)和(he)管(guan)片間切向應(ying)力圖(tu)。

15、在一些可選(xuan)的(de)(de)(de)(de)實施方(fang)案中，根(gen)據標定應(ying)(ying)力(li)數(shu)據和(he)實測(ce)(ce)(ce)應(ying)(ying)力(li)數(shu)據繪制圍巖-管片(pian)擠(ji)壓(ya)(ya)應(ying)(ying)力(li)圖和(he)管片(pian)間切向(xiang)應(ying)(ying)力(li)圖時(shi)使用（θki，fki）和(he)（θmi，fmi）為(wei)極(ji)坐標點(dian)；其中，fki=pki-tki；fmi=/2（pmi-tmi）；θki為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)一壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)極(ji)角，θmi為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)極(ji)角；pki為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)一壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)檢測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)實測(ce)(ce)(ce)應(ying)(ying)力(li)數(shu)據，tki為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)一壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)檢測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)標定應(ying)(ying)力(li)數(shu)據，pmi為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)檢測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)實測(ce)(ce)(ce)應(ying)(ying)力(li)數(shu)據，tmi為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)檢測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)標定應(ying)(ying)力(li)數(shu)據；ki為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)一壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)編(bian)號(hao)；mi為(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)第(di)二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)編(bian)號(hao)；極(ji)坐標是以傳(chuan)(chuan)動盤中心(xin)點(dian)為(wei)原(yuan)點(dian)，水平向(xiang)右方(fang)向(xiang)為(wei)極(ji)軸。

16、本(ben)申請(qing)(qing)的(de)(de)(de)有(you)(you)益效(xiao)果是：本(ben)申請(qing)(qing)提(ti)(ti)供(gong)的(de)(de)(de)全(quan)斷(duan)面隧(sui)道(dao)(dao)掘進(jin)(jin)機(ji)(ji)開挖隧(sui)道(dao)(dao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)支(zhi)護室(shi)內(nei)(nei)(nei)(nei)模擬(ni)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)包括(kuo)保持(chi)架(jia)(jia)、沿保持(chi)架(jia)(jia)周向交替布置(zhi)的(de)(de)(de)多(duo)個弧形的(de)(de)(de)外管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和多(duo)個弧形的(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)、傳(chuan)(chuan)動盤、傳(chuan)(chuan)動裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)及用于(yu)驅(qu)動傳(chuan)(chuan)動盤旋轉的(de)(de)(de)驅(qu)動裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，傳(chuan)(chuan)動裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)連接傳(chuan)(chuan)動盤、外管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)，外管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)外壁分(fen)別(bie)設有(you)(you)至(zhi)少一個第(di)一壓力(li)傳(chuan)(chuan)感器，外管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)沿周向的(de)(de)(de)端面分(fen)別(bie)設有(you)(you)至(zhi)少一個第(di)二壓力(li)傳(chuan)(chuan)感器；傳(chuan)(chuan)動盤往復旋轉時(shi)使(shi)傳(chuan)(chuan)動裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)帶動外管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和內(nei)(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)向外擴(kuo)張配合形成(cheng)環形的(de)(de)(de)支(zhi)撐管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)，或向內(nei)(nei)(nei)(nei)收縮(suo)至(zhi)內(nei)(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)位(wei)于(yu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)內(nei)(nei)(nei)(nei)側。本(ben)申請(qing)(qing)提(ti)(ti)供(gong)的(de)(de)(de)全(quan)斷(duan)面隧(sui)道(dao)(dao)掘進(jin)(jin)機(ji)(ji)開挖隧(sui)道(dao)(dao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)支(zhi)護室(shi)內(nei)(nei)(nei)(nei)模擬(ni)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)及方法(fa)能夠(gou)快速高效(xiao)的(de)(de)(de)模擬(ni)室(shi)內(nei)(nei)(nei)(nei)實驗(yan)微(wei)型全(quan)斷(duan)面隧(sui)道(dao)(dao)掘進(jin)(jin)機(ji)(ji)開挖后管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)支(zhi)護隧(sui)道(dao)(dao)過程(cheng)中圍(wei)巖(yan)(yan)對(dui)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)壓力(li)情況，具(ju)有(you)(you)實驗(yan)成(cheng)本(ben)低，模擬(ni)相似性好(hao)的(de)(de)(de)優點(dian)，為深(shen)入(ru)認(ren)識管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)-圍(wei)巖(yan)(yan)和管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)-管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)間的(de)(de)(de)力(li)學(xue)機(ji)(ji)理(li)提(ti)(ti)供(gong)了有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)方法(fa)，為工程(cheng)現場優化管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)抗壓參數和管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)間抗剪參數提(ti)(ti)供(gong)支(zhi)撐。

技術特征：

1.一(yi)(yi)(yi)(yi)種全斷(duan)面隧道掘進機開挖隧道管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)支護室內(nei)(nei)(nei)模擬裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，其(qi)(qi)特征(zheng)在于(yu)，其(qi)(qi)包括(kuo)保持(chi)架、沿(yan)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)保持(chi)架周向(xiang)交替布(bu)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)多(duo)個(ge)弧形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和(he)(he)(he)(he)多(duo)個(ge)弧形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)、傳動(dong)盤(pan)(pan)、傳動(dong)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)及用于(yu)驅動(dong)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)盤(pan)(pan)旋轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)驅動(dong)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)連接所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)盤(pan)(pan)、所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和(he)(he)(he)(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和(he)(he)(he)(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)外壁分別(bie)設有至少(shao)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)第一(yi)(yi)(yi)(yi)壓力(li)傳感(gan)器，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和(he)(he)(he)(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)沿(yan)周向(xiang)的(de)(de)端(duan)(duan)面分別(bie)設有至少(shao)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)第二(er)壓力(li)傳感(gan)器；所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)盤(pan)(pan)往復旋轉(zhuan)(zhuan)時使所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)帶動(dong)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和(he)(he)(he)(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)向(xiang)外擴張配合(he)形(xing)(xing)(xing)成環形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)支撐管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)，或向(xiang)內(nei)(nei)(nei)收縮至所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)位(wei)于(yu)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)內(nei)(nei)(nei)側；所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)包括(kuo)多(duo)個(ge)推(tui)桿(gan)，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)盤(pan)(pan)上設有多(duo)條與(yu)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)一(yi)(yi)(yi)(yi)一(yi)(yi)(yi)(yi)對應的(de)(de)弧形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)第一(yi)(yi)(yi)(yi)限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)和(he)(he)(he)(he)多(duo)條與(yu)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)一(yi)(yi)(yi)(yi)一(yi)(yi)(yi)(yi)對應的(de)(de)弧形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)第二(er)限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)(yi)(yi)限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)和(he)(he)(he)(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第二(er)限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)沿(yan)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳動(dong)盤(pan)(pan)周向(xiang)交替布(bu)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)(yi)(yi)限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)和(he)(he)(he)(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第二(er)限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)分別(bie)與(yu)一(yi)(yi)(yi)(yi)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)推(tui)桿(gan)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)滑動(dong)插設配合(he)，各個(ge)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)推(tui)桿(gan)的(de)(de)另一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)分別(bie)連接對應所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)外管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)和(he)(he)(he)(he)對應所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)內(nei)(nei)(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)保持(chi)架的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)開設有多(duo)個(ge)沿(yan)其(qi)(qi)徑(jing)向(xiang)延伸的(de)(de)定(ding)(ding)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)，各個(ge)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)定(ding)(ding)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)沿(yan)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)保持(chi)架的(de)(de)周向(xiang)間(jian)隔布(bu)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，每個(ge)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)推(tui)桿(gan)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)均滑動(dong)穿過一(yi)(yi)(yi)(yi)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)定(ding)(ding)位(wei)孔(kong)(kong)(kong)。

2.根據權利要求1所(suo)述的全斷面隧(sui)道掘進機開(kai)挖隧(sui)道管片支護(hu)室內模擬裝(zhuang)置(zhi)，其(qi)特征在于，所(suo)述第一限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)和所(suo)述第二限(xian)位(wei)孔(kong)(kong)沿所(suo)述傳(chuan)動盤(pan)周(zhou)向延伸的同時(shi)沿所(suo)述傳(chuan)動盤(pan)徑向延伸。

3.根據權利要求1所述(shu)(shu)的(de)全斷(duan)面隧道掘(jue)進機開挖(wa)隧道管(guan)片(pian)支護室內模(mo)擬裝置(zhi)(zhi)，其特(te)征(zheng)在于，所述(shu)(shu)保(bao)持架的(de)另一端連接有防護蓋，所述(shu)(shu)保(bao)持架和(he)所述(shu)(shu)防護蓋圍合形成容(rong)納(na)(na)所述(shu)(shu)驅(qu)動裝置(zhi)(zhi)的(de)容(rong)納(na)(na)腔。

4.根(gen)據權利要求1所(suo)(suo)述的(de)全(quan)斷面隧道掘進機開挖隧道管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)支護室內(nei)模擬(ni)裝置，其特(te)征在于，所(suo)(suo)述保持架的(de)外壁凹陷形成管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)槽(cao)，所(suo)(suo)述外管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)和所(suo)(suo)述內(nei)管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)設于所(suo)(suo)述管(guan)(guan)(guan)片(pian)(pian)(pian)槽(cao)內(nei)。

5.根(gen)據權(quan)利要求1所(suo)(suo)述的(de)全斷面隧道掘進機開(kai)挖隧道管片支護室內模擬裝(zhuang)置，其特征在于，各(ge)個(ge)所(suo)(suo)述第一壓(ya)力傳感(gan)器沿周向等(deng)角度間(jian)隔布置。

6.根據權(quan)利要求1所述的全斷面隧道(dao)掘進機開挖隧道(dao)管片支護室內模擬(ni)裝置，其特(te)征在于，各個所述第二壓力傳感(gan)器沿周(zhou)向等(deng)角(jiao)度間隔布(bu)置。

7.一種全(quan)斷面隧(sui)道(dao)掘進(jin)機開挖(wa)隧(sui)道(dao)管(guan)片支護室(shi)內模擬(ni)方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(ju)權利要求7所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)全斷面隧道(dao)掘進機開挖隧道(dao)管片支護室(shi)內模(mo)擬方(fang)法，其(qi)特(te)征在(zai)于，根據(ju)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)標定(ding)應(ying)(ying)力(li)數(shu)據(ju)和(he)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)實(shi)(shi)測應(ying)(ying)力(li)數(shu)據(ju)繪制圍巖-管片擠壓(ya)(ya)應(ying)(ying)力(li)圖(tu)和(he)管片間切向應(ying)(ying)力(li)圖(tu)時(shi)使用(yong)（θki，fki）和(he)（θmi，fmi）為(wei)(wei)(wei)極坐(zuo)標點(dian)(dian)；其(qi)中(zhong)，fki=pki-tki；fmi=/2（pmi-tmi）；θki為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)極角，θmi為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)極角；pki為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器檢測的(de)實(shi)(shi)測應(ying)(ying)力(li)數(shu)據(ju)，tki為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器檢測的(de)標定(ding)應(ying)(ying)力(li)數(shu)據(ju)，pmi為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器檢測的(de)實(shi)(shi)測應(ying)(ying)力(li)數(shu)據(ju)，tmi為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器檢測的(de)標定(ding)應(ying)(ying)力(li)數(shu)據(ju)；ki為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)編(bian)號；mi為(wei)(wei)(wei)各(ge)(ge)個(ge)(ge)(ge)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)第二(er)壓(ya)(ya)力(li)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的(de)編(bian)號；極坐(zuo)標是以(yi)所(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)動盤中(zhong)心(xin)點(dian)(dian)為(wei)(wei)(wei)原點(dian)(dian)，水平向右方(fang)向為(wei)(wei)(wei)極軸(zhou)。

技術總結
全斷面隧道掘進機開挖隧道管片支護室內模擬裝置及方法，涉及力學測試領域。全斷面隧道掘進機開挖隧道管片支護室內模擬裝置包括保持架、沿保持架周向交替布置的弧形外管片和弧形內管片、傳動盤、傳動裝置及驅動傳動盤旋轉的驅動裝置，傳動裝置連接傳動盤、外管片和內管片，外管片和內管片外壁分別設有至少一個第一壓力傳感器，外管片和內管片沿周向的端面分別設有至少一個第二壓力傳感器；傳動盤旋轉時使傳動裝置帶動外管片和內管片擴張形成環形的支撐管片或收縮至內管片位于外管片內側。全斷面隧道掘進機開挖隧道管片支護室內模擬裝置及方法能快速模擬微型全斷面隧道掘進機開挖后管片支護隧道時圍巖對管片的壓力情況，成本低且模擬相似性好。

技術研發人員：薛強,劉暢,江權,譚賢君,龔海里,常子凡
受保護的技術使用者：中國科學院武漢巖土力學研究所
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19