【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于隧道工程施工，具體涉及一種地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置及模擬方法。
技術介紹
1、地鐵的廣泛建設是我國社會進步發展的必要產物之一，但是地鐵隧道有時需要穿越復雜的富含水的地質環境。人工凍結技術因施工靈活，能適應復雜的地質環境，將天然巖土變為凍土，形成滿足工程要求的凍結壁，凍結壁具有良好的止水效果和起到臨時支護的作用，故人工凍結技術在地鐵隧道的建設過程中被廣泛使用。
2、多圈水平凍結法作為地鐵隧道凍結工程常使用的凍結施工方法之一，目前缺少模擬裝置對該施工方法進行全面系統的研究，在具體工程中難以準確控制凍結壁厚度，減少凍結壁形成時間，降低工程投資，阻礙了該方法在地鐵隧道工程中的有效推廣。因此，有必要提供一種地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置及模擬方法，通過模擬裝置研究雙圈水平凍結凍土帷幕的溫度場、應力場、位移場變化規律。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術提供了一種地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置及模擬方法。
2、本專利技術的一種地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置的技術方案是：
3、地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，包括基座、箱體、土體、凍結系統以及數據采集分析系統；
4、所述箱體設置在所述基座上，所述箱體包括箱體本體，所述箱體本體內部用于填充土體，所述箱體本體上貫穿開設有兩圈與凍結管和限位管外徑相匹配的凍結管預留管孔和限位管預留管孔，所述凍結系統包括凍結管、限位管、拉拔器、分流器、凍結機組、限位機組、拉
5、進一步的，所述基座包括支撐板、固定座以及萬向輪，所述固定座以及萬向輪設置在所述支撐板下側面，所述固定座的下側面設有兩個橡膠墊孔洞，上側面設有兩個升降調節螺桿，所述固定座的內部兩側壁上設有導軌，所述導軌之間有滑動板，所述調節螺桿下表面與滑動板上表面相接觸，所述滑動塊的下表面與橡膠墊固定連接。
6、進一步的，所述箱體本體的外壁設有防腐層，內腔設有防滲層和保溫層，所述箱體本體上設有與凍結管和限位管外徑相匹配的凍結管預留管孔和限位管預留管孔。
7、進一步的，所述前端凍結管管套的頭部為凍結管進出液轉頭，呈圓錐體狀，圓錐體中有一個豎直方向的預留孔，用于凍結軟管通過；所述前端凍結管管套的中間部分為管囊導線管，呈空心圓柱體，空心圓柱體的外壁上有旋轉的三角隔板，凍結進液軟管和凍結出液軟管均為蛇形，所述三角隔板的底角位置處留有測溫監測點，測溫度導線通過管囊導線管與溫度采集系統連接；所述前端凍結管管套的尾部為圓盤狀，圓盤狀尾部的上有3個貫穿的預留孔，中間為測溫度導線預留孔，用于測溫度導線通過；其余預留孔為凍結進液軟管預留孔和凍結出液軟管預留孔，分別用于凍結進液軟管和凍結出液軟管通過；圓盤狀尾部的外壁上有于管套連接器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用與連接前端凍結管管套和后端凍結管管套，或與管套拉拔器連接，用于拆卸凍結管。
8、進一步的，所述后端凍結管管套的頭部和尾部的結構特點與前端凍結管管套尾部的結構相同；后端凍結管管套頭部的外壁上有與管套連接器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用于連接前端凍結管管套和后端凍結管管套；后端凍結管管套尾部的外壁上有于管套拉拔器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用于拆卸凍結管；所述后端凍結管管套中部的結構特點與前端凍結管管套中部的結構特點相同。
9、進一步的，所述管殼包括前端管殼和后端管殼、防腐層、防滲層、管殼連接器以及管殼蓋；所述前端管殼的頭部呈半球狀，所述前端管殼的中部呈空心圓柱狀，所述前端管殼的尾部的外壁上有與管殼連接器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用與連接前端凍結管管殼和后端凍結管管殼；所述后端管殼整體呈空心圓柱狀，所述后端管殼的頭部外壁上有與管殼連接器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用與連接前端凍結管管殼和后端凍結管管殼；所述后端管殼的尾部外壁上有與管殼蓋右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用與連接后端凍結管管殼和管殼蓋；所述前端管殼和后端管殼的外壁上均有防腐層，內壁上均有防滲層；所述管殼蓋內壁上有與后端管殼尾部外壁上的右旋外螺紋相匹配的右旋內螺紋，用于連接管殼蓋和后端凍結管管殼；所述管殼蓋尾部有管殼蓋預留孔，用于凍結管軟管通過。
10、進一步的，所述前端限位管管套的頭部為限位管進出液轉頭，呈圓錐體狀，圓錐體中有兩個豎直方向的預留孔，用于凍結軟管和限位軟管通過；所述前端限位管管套的中間部分為空心圓柱體，圓柱體用一個s型隔板分為兩個通道，用于凍結出液軟管和限位出液軟管通過；圓柱體的外壁上有旋轉的三角隔板，凍結進液軟管和限位進液軟管均為蛇形，螺旋纏繞于三角隔板兩邊；所述前端限位管管套的尾部為圓盤狀，圓盤狀尾部的上有4個貫穿的預留孔，從上到下依次為凍結進液軟管預留孔、凍結出液軟管預留孔、限位出液軟管預留孔、限位進液軟管預留孔，分別用于凍結進液軟管、凍結出液軟管、限位出液軟管、限位進液軟管通過；所述圓盤狀尾部的外壁上有于管套連接器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用與連接前端凍結管管套和后端凍結管管套，或與管套拉拔器連接；所述后端限位管管套頭部的外壁上有與管套連接器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用于連接前端限位管管套和后端限位管管套；所述后端限位管管套尾部的外壁上有于管套拉拔器右旋內螺紋相匹配的右旋外螺紋，用于拆卸限位管。
11、進一步的，所述工作部的內腔有與限位管尾部外壁上的管囊右旋外螺紋相匹配的右旋內螺紋，所述拉拔器右旋內螺紋的后面的側壁上有軟管預留孔，用于凍結管軟管和限位管軟管通過；所述桿件部由若干桿件構成，用于連接工作部和手持部；所述手持部為圓盤狀，手持部圓盤中間有軟管預留孔，用于凍結管軟管和限位管軟管通過；所述手持部圓盤上有兩個預留的手持孔，方便手握住拉拔器，方便凍結管和限位管的安裝和拆卸。
12、進一步的，所述凍結進液分流器包括凍結鹽水分管接頭、凍結鹽水總管接頭、閥門、溫度計、流量計及滑動卡扣，所述凍結進液分流器用于將制冷設備的凍結鹽水分流后流向凍結管和限位管；所述凍結出液分流器包括凍結鹽水分管接頭、凍結鹽水總管接頭、閥門、溫度計、流量計及滑動卡扣；所述凍結出液分流器用于將凍結管和限位管的凍結鹽水匯總后流回制冷設備；所述限位進液分流器包括限位鹽水分管接頭、限位鹽水總管接頭、閥門、溫度計、流量計及滑動卡扣，所述限位進液分流器用于將恒溫加熱設備的限位鹽水分流后流向限位管；所述限位出液分流器包括限位鹽水分管接頭、限位鹽水總管接頭、閥門、溫度計、流量計及滑動卡扣，所述限位出液分流器用于本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，包括基座、箱體、土體、凍結系統以及數據采集分析系統；
2.根據權利要求1所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述基座包括支撐板(1)、固定座(2)以及萬向輪(3)，所述固定座(2)以及萬向輪(3)設置在所述支撐板下側面，所述固定座(2)的下側面設有兩個橡膠墊孔洞(21)，上側面設有兩個升降調節螺桿(22)，所述固定座(2)的內部兩側壁上設有導軌(23)，所述導軌之間有滑動板(24)，所述調節螺桿(22)下表面與滑動板(24)上表面相接觸，所述滑動塊(24)的下表面與橡膠墊(25)固定連接。
3.根據權利要求2所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述箱體本體(4)的外壁設有防腐層(41)，內腔設有防滲層(42)和保溫層(43)，所述箱體本體(4)上設有與凍結管和限位管外徑相匹配的凍結管預留管孔(51)和限位管預留管孔(61)。
4.根據權利要求2所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述前端凍結管管套(12)的頭部為凍結管進出液轉頭(121)，
5.根據權利要求4所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述后端凍結管管套(13)的頭部和尾部的結構特點與前端凍結管管套(12)尾部的結構相同；后端凍結管管套(13)頭部的外壁上有與管套連接器右旋內螺紋(142)相匹配的右旋外螺紋(129)，用于連接前端凍結管管套(12)和后端凍結管管套(13)；后端凍結管管套(13)尾部的外壁上有于管套拉拔器右旋內螺紋(204)相匹配的右旋外螺紋(129)，用于拆卸凍結管；所述后端凍結管管套(13)中部的結構特點與前端凍結管管套(12)中部的結構特點相同。
6.根據權利要求2所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述管殼(53)包括前端管殼(15)和后端管殼(16)、防腐層(41)、防滲層(42)、管殼連接器(14)以及管殼蓋(17)；所述前端管殼(15)的頭部呈半球狀，所述前端管殼(15)的中部呈空心圓柱狀，所述前端管殼(15)的尾部的外壁上有與管殼連接器(14)右旋內螺紋(142)相匹配的右旋外螺紋(151)，用與連接前端凍結管管殼(15)和后端凍結管管殼(16)；所述后端管殼(16)整體呈空心圓柱狀，所述后端管殼(16)的頭部外壁上有與管殼連接器(14)右旋內螺紋(142)相匹配的右旋外螺紋(151)，用與連接前端凍結管管殼(15)和后端凍結管管殼(16)；所述后端管殼(16)的尾部外壁上有與管殼蓋(17)右旋內螺紋(171)相匹配的右旋外螺紋(151)，用與連接后端凍結管管殼(16)和管殼蓋(17)；所述前端管殼(15)和后端管殼(16)的外壁上均有防腐層(41)，內壁上均有防滲層(42)；所述管殼蓋(17)內壁上有與后端管殼尾部外壁上的右旋外螺紋(161)相匹配的右旋內螺紋(171)，用于連接管殼蓋(17)和后端凍結管管殼(16)；所述管殼蓋(17)尾部有管殼蓋預留孔(172)，用于凍結管軟管(124、125)通過。
7.根據權利要求1所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述前端限位管管套(18)的頭部為限位管進出液轉頭(181)，呈圓錐體狀，圓錐體中有兩個豎直方向的預留孔，用于凍結軟管和限位軟管通過；所述前端限位管管套(18)的中間部分為空心圓柱體，圓柱體用一個S型隔板分為兩個通道，用于凍結出液軟管(125)和限位出液軟管(182)通過；圓柱體的外壁上有旋轉的三角隔板(123)，凍結進液軟管(124)和限位進液軟管(183)均為蛇形，螺旋纏繞于三角隔板兩邊；所述前端限位管管套(18)的尾部為圓盤狀，圓盤狀尾部的上有4個貫穿的預留孔，從上...
【技術特征摘要】
1.地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，包括基座、箱體、土體、凍結系統以及數據采集分析系統；
2.根據權利要求1所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述基座包括支撐板(1)、固定座(2)以及萬向輪(3)，所述固定座(2)以及萬向輪(3)設置在所述支撐板下側面，所述固定座(2)的下側面設有兩個橡膠墊孔洞(21)，上側面設有兩個升降調節螺桿(22)，所述固定座(2)的內部兩側壁上設有導軌(23)，所述導軌之間有滑動板(24)，所述調節螺桿(22)下表面與滑動板(24)上表面相接觸，所述滑動塊(24)的下表面與橡膠墊(25)固定連接。
3.根據權利要求2所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述箱體本體(4)的外壁設有防腐層(41)，內腔設有防滲層(42)和保溫層(43)，所述箱體本體(4)上設有與凍結管和限位管外徑相匹配的凍結管預留管孔(51)和限位管預留管孔(61)。
4.根據權利要求2所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述前端凍結管管套(12)的頭部為凍結管進出液轉頭(121)，呈圓錐體狀，圓錐體中有一個豎直方向的預留孔，用于凍結軟管通過；所述前端凍結管管套(12)的中間部分為管囊導線管(122)，呈空心圓柱體，空心圓柱體的外壁上有旋轉的三角隔板(123)，凍結進液軟管(124)和凍結出液軟管(125)均為蛇形，所述三角隔板的底角位置處留有測溫監測點(301)，測溫度導線(302)通過管囊導線管(122)與溫度采集系統(30)連接；所述前端凍結管管套(12)的尾部為圓盤狀，圓盤狀尾部的上有3個貫穿的預留孔，中間為測溫度導線預留孔(126)，用于測溫度導線通過；其余預留孔為凍結進液軟管預留孔(127)和凍結出液軟管預留孔(128)，分別用于凍結進液軟管和凍結出液軟管通過；圓盤狀尾部的外壁上有于管套連接器(14)右旋內螺紋(142)相匹配的右旋外螺紋(129)，用與連接前端凍結管管套(12)和后端凍結管管套(13)，或與管套拉拔器(14)連接，用于拆卸凍結管。
5.根據權利要求4所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述后端凍結管管套(13)的頭部和尾部的結構特點與前端凍結管管套(12)尾部的結構相同；后端凍結管管套(13)頭部的外壁上有與管套連接器右旋內螺紋(142)相匹配的右旋外螺紋(129)，用于連接前端凍結管管套(12)和后端凍結管管套(13)；后端凍結管管套(13)尾部的外壁上有于管套拉拔器右旋內螺紋(204)相匹配的右旋外螺紋(129)，用于拆卸凍結管；所述后端凍結管管套(13)中部的結構特點與前端凍結管管套(12)中部的結構特點相同。
6.根據權利要求2所述的地鐵隧道雙圈水平凍結法施工模擬裝置，其特征在于，所述管殼(53)包括前端管殼(15)和后端管殼(16)、防腐層(41)、防滲層(42)、管殼連接器(14)以及管殼蓋(17)；所述前端管殼(15)的頭部呈半球狀，所述前端管殼(15)的中部呈空心圓柱狀，所述前端管殼(15)的尾部的外壁上有與管殼連接器(14)右旋內螺紋(142)相匹配的右旋外螺紋(151)，用與連接前端凍結管管殼(15)和后端凍結管管殼(16)；所述后端管殼(16)整體呈空心圓柱狀，所述后端管殼(16)的頭部外壁上有與管殼連接器(14)右旋內螺紋(142)相匹配的右旋外螺紋(151)，用與連接前端凍結管管殼(15)和后端凍結管管殼(16)；所述后端管殼(16)的尾部外壁上有與管殼蓋(17)右旋內螺紋(171)相匹配的右旋外螺紋(151)，用與連接后端凍結管管殼(16)和管殼蓋(17)；所述前端管殼(15)和后端管殼(16)的外壁上均有防腐層(41)，內壁上均有防滲層(42)；所述管殼蓋(17)內壁上有與后端管殼尾部外壁上的右旋外螺紋(161)相匹配的右旋內螺紋(171)，用于連接管殼蓋(17)和后端凍結管管殼(16)；所述管殼蓋(17)尾部有管殼蓋預留孔(172)，用于凍結管軟管(124、125)通...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張超，劉泊淵，李雨桐，陳紅衛，劉凱，李佳霖，王翠霞，鄧楠，劉銓鴻，徐平，何偉，
申請(專利權)人：鄭州大學，
類型：發明
國別省市：
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