【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于盾構隧道工程的，具體來說，涉及一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺及綜合評估方法。
技術介紹
1、水下盾構隧道由于修建過程不影響航運交通，施工不受季節、氣候等影響，成為跨越江河湖海的優選交通方式。然而，隨著施工環境日趨復雜，水下盾構隧道表現為“超長距離、超大直徑、超高水壓、復雜地質”的特點，尤其對于超大直徑盾構隧道而言，盾構機承受外水壓力高、隧道斷面壓差變化大，對盾構機耐壓設計、盾尾密封、切口壓力設定、注漿參數選擇、帶壓進艙安全性產生重要影響。因此，亟待開展盾構機掘進過程水土壓力綜合評估，并通過實測方法感知水土壓力狀態，指導水下及大直徑盾構隧道安全建設。但是在使用的過程中發現現有技術至少存在以下不足：
2、現有盾構隧道水土壓力評估主要以朗肯土壓力作為計算依據，對于黏土、砂土、上軟下硬、卵石土等多種地層，適用性不強；目前，少有盾構機在盾體上安裝用于監測外界水土壓力的傳感裝置，也缺少盾構施工過程水土壓力實測方法；針對盾構機水土壓力的判識，當前階段缺少理論和實測相結合的水土壓力綜合評估方法。
技術實現思路
1、針對相關技術中的問題，本專利技術提出一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺及綜合評估方法，以克服現有相關技術所存在的上述技術問題。
2、為此，本專利技術采用的具體技術方案如下：一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺，用于水土壓力傳感監測裝置的性能測試，所述水土壓力傳感監測裝置具有四通接頭；所述測試平臺包括：
3、平臺本體，用于容納所述水土壓力傳感監
4、壓力室，安裝在所述平臺本體上；所述壓力室包括：環形腔壁，從下至上依次連接于環形腔壁的下端蓋、中端蓋和上端蓋；其中，所述中端蓋將壓力室分隔成上壓力腔和下壓力腔；
5、壓頭，設置在所述上端蓋的上表面；
6、若干個滲壓計和若干個壓力傳感器，按照需求布設在所述下壓力腔的內壁面。
7、在進一步的實施例中，所述測試平臺還包括：
8、加壓泵，連接于所述水土壓力傳感監測裝置的四通接頭；
9、水箱，通過輸水通道向下壓力腔提供水壓，用于模擬地層；
10、壓力伺服控制單元，利用軸壓加載通道連接壓頭控制壓頭的軸向伸縮，在上端蓋上產生軸向壓力；所述壓力伺服控制單元同時通過輸送管道連同于上壓力腔，用于在上壓力腔內填充介質。
11、在進一步的實施例中，所述測試平臺的測試方法包括以下步驟：
12、步驟101、將水土壓力傳感監測裝置的四通接頭中的第一接頭安裝連接在下端蓋的內螺孔中，第二接頭與加壓泵連接，用于淤堵沖淤測試；
13、步驟102、利用地層材料在下壓力腔內模擬盾構掘進的地層物質環境，通過輸水通道將連接的水箱與下壓力腔連通，提供模擬水土壓力環境所需的地下水滲流；
14、步驟103、采用軸壓加載通道將壓力伺服控制單元與壓頭連接，控制壓頭的軸向伸縮在上端蓋上產生軸向壓力；同時通過輸送管道向上壓力腔內填充介質；
15、步驟104、基于步驟101至步驟103模擬得到地層整體環境，通過壓力傳感器和滲壓計記錄作用在地層整體環境的實際值 p實際：實際總壓力值 p總-實際和實際水壓力值 p水-實際，采用以下公式評估作用在地層整體環境的實際土壓力值 p土-實際，實現實際土壓力值 p土-實際和實際水壓力值 p水-實際的獨立模擬：
16、 p總-實際= p水-實際+ p土-實際；
17、步驟105、獲取水土壓力傳感監測裝置的監測值 p監測，所述監測值 p監測包括：總壓力監測值 p總-監測、水壓力監測值 p水-監測和土壓力監測值 p土-監測，其中， p土-監測= p總-監測- p水-監測；
18、步驟106、根據所述實際值 p實際和監測值 p監測判斷水土壓力傳感監測裝置是否為合格。
19、一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，基于測試合格的水土壓力傳感監測裝置，包括以下步驟：
20、步驟一、確定各類地層水土壓力的適應性計算方法，利用所述適應性計算方法得到理論水土壓力值 p理論；根據各類地層的地質參數構建盾構水土壓力評估與監測預警系統；
21、步驟二、利用測試平臺對水土壓力傳感監測裝置的各項性能指標進行測試；所述測試平臺如上所述；
22、步驟三、將經步驟二測試合格的水土壓力傳感監測裝置安裝在盾構機上，利用所述水土壓力傳感監測裝置感知外界的實測水土壓力值 p實測，若實測水土壓力值 p實測與理論水土壓力值 p理論滿足預先設定的關系，則表示所述適應性計算方法為可行，并形成對應的水土壓力綜合評估與感知方法；若不滿足則需進一步修正所述適應性計算方法。所述預先設定的關系如下：
23、，為預先設定的閾值。
24、在進一步的實施例中，所述適應性計算方法的獲取流程如下：
25、基于經典水土壓力計算理論，分別考慮地層特性、隧道埋深和地層滲透性，分析每個經典水土壓力計算理論的適用范圍，對經典水土壓力計算理論適應性不強的地層進行理論修正得到修正后計算方法；
26、所述理論修正的修正依據來源于模型試驗和數據仿真結果。
27、在進一步的實施例中，所述盾構水土壓力評估與監測預警系統至少包括以下模塊：水土壓力理論值評估模塊、盾體水壓監測模塊、水土壓力值對比模塊和盾體水壓對比模塊；
28、其中，所述水土壓力理論值評估模塊，被設置為針對盾構掘進過程遇到的不同地層，結合適應性計算方法，以表格形式給出當前掘進環、前后兩環的理論水土壓力值 p理論，并對比實測水土壓力值 p實測觸發ⅰ-ⅲ級預警提示；
29、所述盾體水壓監測模塊，被設置為將各種適應性計算方法獲取的理論水土壓力值 p理論和實測水土壓力值 p實測對比分析，以柱狀圖形式展示；
30、所述盾體水壓監測模塊，被設置為展示不同監測斷面在拱頂、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺，用于水土壓力傳感監測裝置的性能測試，所述水土壓力傳感監測裝置具有四通接頭；其特征在于，所述測試平臺包括：
2.根據權利要求1所述的一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺，其特征在于，所述測試平臺還包括：
3.根據權利要求1所述的一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺，其特征在于，所述測試平臺的測試方法包括以下步驟：
4.一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，基于測試合格的水土壓力傳感監測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，其特征在于，所述適應性計算方法的獲取流程如下：
6.根據權利要求4所述的一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，其特征在于，所述盾構水土壓力評估與監測預警系統至少包括以下模塊：水土壓力理論值評估模塊、盾體水壓監測模塊、水土壓力值對比模塊和盾體水壓對比模塊；
7.根據權利要求4所述的一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，其特征在于，所述水土壓力傳感監測裝置安裝在盾構機上的具體安裝方法如下：
8.根據
9.根據權利要求5所述的一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，其特征在于，對經典水土壓力計算理論適應性不強的地層至少包括：深埋地層。
10.根據權利要求7所述的一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺，用于水土壓力傳感監測裝置的性能測試，所述水土壓力傳感監測裝置具有四通接頭；其特征在于，所述測試平臺包括：
2.根據權利要求1所述的一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺，其特征在于，所述測試平臺還包括：
3.根據權利要求1所述的一種盾構機掘進水土荷載的測試平臺，其特征在于，所述測試平臺的測試方法包括以下步驟：
4.一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，基于測試合格的水土壓力傳感監測裝置，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，其特征在于，所述適應性計算方法的獲取流程如下：
6.根據權利要求4所述的一種盾構機掘進水土荷載的綜合評估方法，其特征在于，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：史林肯，劉四進，王華偉，薛峰，魏英杰，
申請(專利權)人：中鐵十四局集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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